如何分析天線的遠(yuǎn)場極化方向圖
在用CST進(jìn)行仿真設(shè)計的過程中，經(jīng)常需要對某一些參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置，并對這些參數(shù)進(jìn)行仿真對比。這一期，我們介紹下如何分析天線遠(yuǎn)場方向圖的垂直極化和水平極化。還是借用“CST圓極化平板天線仿真實例”。
設(shè)置監(jiān)視器
首先我們先確認(rèn)一下是否添加了遠(yuǎn)場監(jiān)視器，因為我們之前的應(yīng)用模板已經(jīng)設(shè)置好了幾個監(jiān)視器，在界面左側(cè)導(dǎo)航欄，如下圖所示：
其中那個farfield（f=1.09）就是已經(jīng)設(shè)置的遠(yuǎn)場監(jiān)視器，這里f=1.09是指1.09GHz頻率下的遠(yuǎn)場監(jiān)視器。
用戶根據(jù)自己需要設(shè)置需要觀察頻點的監(jiān)視器，可以點擊simulation選項卡下的Field Monitor來添加，如下圖所示：
CST微波工作室下可以添加的監(jiān)視器種類很多，之前模板已經(jīng)設(shè)置了f=1.09下的電場e-field、磁場h-field、遠(yuǎn)場監(jiān)視器far-field，所以這里我們點Cancel，不需要重復(fù)設(shè)置。
分析遠(yuǎn)場結(jié)果
在完成仿真后，我們在導(dǎo)航欄下可以看到farfileds文件夾下，有以下兩個文件夾Farfield Cuts 和farfiled(f=1.09)[1]，如下圖所示：
其中Farfield Cuts是為了方便用戶，幫助用戶選取記錄了幾個常用的切面遠(yuǎn)場結(jié)果，例如Phi=0，就是下圖中XOZ平面下的theta在各個角度下的結(jié)果；Phi=90，就是下圖中YOZ平面下的theta在各個角度下的結(jié)果；Theta=90，就是下圖中XOY平面下的phi在各個角度下的結(jié)果。
例如，點擊phi=0,得到的遠(yuǎn)場結(jié)果，并給出了最大方向性、3dB寬度、副瓣等常用的結(jié)果，如下圖所示：
我們點擊farfiled(f=1.09)[1]文件夾，并點擊Farfiled Plot選項卡下3D的圖標(biāo)，如下圖所示：
這樣我們可以看到三維的遠(yuǎn)場方向圖，如下圖所示：
左下角的數(shù)據(jù)顯示，天線的方向性系數(shù)9.908dBi，輻射效率-0.05839dB，總輻射效率-1.340dB。在本仿真中輻射效率是指的銅材料的損耗。總輻射效率是除了輻射效率外，還包括端口匹配的回波損耗的總效率。
點擊Farfiled Plot選項卡下Properties的圖標(biāo)，彈出對話框如下圖所示：
很多時候我們需要將仿真和測試結(jié)果進(jìn)行對比，通常測試得到的是Realized Gain，我們選擇Plot Mode選項卡將方向性系數(shù)Directivity改成Realized Gain，并點擊Apply，如下圖所示：
也可以直接在Farfield選項卡下直接修改，如下圖所示：
我們點擊farfiled(f=1.09)[1]文件夾，這時候如上圖顯示，天線的增益是8.568 dB。這是總的遠(yuǎn)場結(jié)果，而默認(rèn)的分量是球坐標(biāo)下的theta和phi分量。下面我們通過設(shè)置來將垂直極化和水平極化結(jié)果顯示出來。
再回到Farfiled Plot界面下，選擇Axes選項卡，坐標(biāo)系由原來的球坐標(biāo)Spherical改成Ludwig3，這里將XOZ設(shè)置為水平面，YOZ設(shè)置為垂直面。
點擊OK，完成設(shè)置。這時候，導(dǎo)航欄farfiled(f=1.09)[1]文件夾下如下圖所示：
我們點擊Ludwig3 Horizontal，可見天線水平極化三維方向圖如下圖所示：
我們點擊Ludwig3 Vertical，可見天線垂直極化三維方向圖如下圖所示：
如果想得到二維的結(jié)果，我們可以進(jìn)行設(shè)置，如下圖所示：
Phi=90切面下，分別點擊Ludwig3 Horizontal和Ludwig3 Vertical，得到主極化和交叉極化的2D方向圖，如下圖所示
Phi=0切面下，分別點擊Ludwig3 Horizontal和Ludwig3 Vertical，得到主極化和交叉極化的2D方向圖，如下圖所示
Farfiled Plot Properties有大量的可以設(shè)置的選項，后續(xù)根據(jù)需要會逐步講到，這里就不展開介紹了，讀者也可以點擊Help查看說明。
小結(jié)
本期主要介紹了如何分析遠(yuǎn)場方向圖的水平極化和垂直極化的方法。這里只是其中很小一部分。如圓極化、軸比、相位中心，遠(yuǎn)場源導(dǎo)出等都會在后續(xù)內(nèi)容中介紹。
