CST毫米波雷達(dá)仿真方案（二）：天線陣子設(shè)計(jì)
作者 | Zhou Ming
本期我們將詳細(xì)介紹CST毫米波雷達(dá)天線仿真中的天線陣子設(shè)計(jì)。
CST毫米波雷達(dá)仿真（一）中介紹過CST專用的天線庫Antenna Magus，工程師只需要輸入天線的規(guī)格要求，軟件將自動(dòng)幫您生成3D模型。這里省略掉Antenna Magus的設(shè)置過程，下圖是Antenna Magus生成的天線模型，已經(jīng)導(dǎo)入CST進(jìn)行下一步仿真。
仿真計(jì)算
對(duì)于這種尺度的模型，既可以選擇CST的時(shí)域（T-solver）求解器，也可以選擇頻域（F-solver）求解器，都能得到非常精確的結(jié)果。
經(jīng)常會(huì)聽到小伙伴說，CST的時(shí)域算法精度不夠，結(jié)果和頻域?qū)Σ簧希媸沁@樣嗎？下面是我用CST的T和F求解器仿真的S參數(shù)對(duì)比，可以看出兩個(gè)算法的一致性非常好。
這里教大家一些小技巧，當(dāng)我們做天線仿真時(shí)，一定要用不同的求解器做對(duì)比，如果不同算法都能拿到相同的結(jié)果，這才能說明仿真結(jié)果是準(zhǔn)確的。以下幾個(gè)設(shè)置要點(diǎn)，是天線仿真時(shí)要特別注意的。
首先，boundary的設(shè)置，reflection level的值要設(shè)置1e-6或者更小，邊界尺寸適度加大。
其次，F(xiàn)和T求解器做對(duì)比時(shí)，其中材料Fit as in Time Domain要勾選上，求解器的精度設(shè)置1e-6甚至更高，勾選網(wǎng)格自適應(yīng)加密。
第三，時(shí)域T求解器的boundary設(shè)置與F相同，重點(diǎn)是網(wǎng)格設(shè)置。在天線陣子周圍畫一個(gè)空氣盒子，用來設(shè)置local mesh。如果仿真結(jié)果和F不一致，就需要對(duì)local mesh做進(jìn)一步的加密，直到兩個(gè)求解器拿到完全相同的結(jié)果。
最后，時(shí)域求解器要勾選Hardware acceleration選項(xiàng)，可以極大地提升時(shí)域仿真效率。
設(shè)計(jì)優(yōu)化
從前面的S參數(shù)結(jié)果可以看出，天線的諧振點(diǎn)并不在77G，這就需要天線設(shè)計(jì)工程師對(duì)天線的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行調(diào)整。
通常情況下，天線需要調(diào)整的參數(shù)非常多，如果每次調(diào)整都重新仿真S參數(shù)，那樣效率會(huì)非常低。為了更高效地完成天線優(yōu)化設(shè)計(jì)，工程師可以利用CST自帶的優(yōu)化器對(duì)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)優(yōu)。此外，還可以使用另外一個(gè)非常好用的功能：敏感度分析sensitivity analysis，詳細(xì)設(shè)置可參考FAQ088：如何使用敏感度分析 sensitivity analysis --- 天線F-ROM求解器。
這里在天線的長(zhǎng)度方向上，設(shè)置一個(gè)參數(shù)offset，在求解器Sensitivity Analysis里勾選offset，然后進(jìn)行計(jì)算。
計(jì)算完成后，在S參數(shù)結(jié)果里選擇Sensitivity Tunning可手調(diào)滑軌，查看參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。這里offset是天線長(zhǎng)度的變化，當(dāng)offset為正時(shí)，諧振頻率往低頻移動(dòng)，這說明調(diào)整方向是對(duì)的。通過參數(shù)的敏感度分析，可以快速地判斷參數(shù)對(duì)結(jié)果影響的趨勢(shì)，確定工程師優(yōu)化參數(shù)的方向。
