CST超表面仿真實(shí)例(2/3) - 線圓極化轉(zhuǎn)換，天線陣任務(wù)，優(yōu)化

來(lái)源：CST仿真專家之路更新時(shí)間：2024-06-23 閱讀：

本期我們繼續(xù)看線極化轉(zhuǎn)圓極化。本案例是個(gè)三層結(jié)構(gòu)，比單層的偏振片有更寬的頻率和更少的反射。我們將利用CST的天線陣列任務(wù)中的單元任務(wù)，加上優(yōu)化器優(yōu)化，使偏振片在多個(gè)入射角、多個(gè)頻率，S11反射都?jí)蛐。珹R都?jí)驁A

具體優(yōu)化目標(biāo)是在6-10GHz，多個(gè)角度，滿足：

S11<-10dB 和 AR<3dB

模型參數(shù)化如圖，這里我們固定介質(zhì)材料，只優(yōu)化尺寸：

隱藏掉基板介質(zhì)是這樣的：

由于網(wǎng)格隨尺寸變化，為了確保優(yōu)化結(jié)果有效，需要很好的加密網(wǎng)格。首先是全局加密：

然后對(duì)金屬微帶線本地加密，比如用meshstep等于線寬除以3，這樣保證隨時(shí)都有三個(gè)網(wǎng)格；或者用邊緣加密比0.2，這樣邊緣20%都有網(wǎng)格等等方法。這里我們用linewidth/3。

重點(diǎn)是介紹天線陣列任務(wù)和優(yōu)化器。在電路原理圖中，使用Array task，然后unit cell仿真，頻域求解器。因?yàn)槲覀冎恍枰獑卧抡妫躁嚵械膯卧獋€(gè)數(shù)無(wú)所謂。

然后設(shè)置掃描角度，這里為了方便就掃四個(gè)角度：

Theta=0,Phi=0 （垂直入射）

Theta=45,Phi=0，45，90

遠(yuǎn)場(chǎng)觀察6-10GHz五個(gè)頻點(diǎn)，然后進(jìn)入單元子任務(wù)，進(jìn)入?yún)?shù)掃描，調(diào)整（添加）掃描角（系統(tǒng)參數(shù)），確保包括了剛才我們要掃的四個(gè)角：

邊界為unit cell，Z方向各加25mm背景，然后Floquet端口要確保是45度極化，并且與掃描角無(wú)關(guān)，這樣才能使偏振片工作，我們還能看不同角度的入射。

頻域求解器，從Zmin激勵(lì)，已有本地加密，為了加速，我們不用自適應(yīng)

網(wǎng)格（也可使用）。

更新天線陣任務(wù)開(kāi)始仿真：

仿真結(jié)束查看結(jié)果：

反射S11是二維平面，遠(yuǎn)場(chǎng)是四個(gè)掃描點(diǎn)：

下面我們后處理一下這些結(jié)果，然后使用優(yōu)化器。

遠(yuǎn)場(chǎng)提取Theta=45度的軸比（三個(gè)角度的最大值）：

遠(yuǎn)場(chǎng)提取Theta=0度的軸比：

根據(jù)幫助，遠(yuǎn)場(chǎng)軸比公式:

再提取所有頻點(diǎn)S11二維圖的最大值：

作為起始結(jié)果，我們將軸比和反射放在一起觀察，可見(jiàn)目前S11都還滿足要求，垂直入射的軸比都不錯(cuò)，唯一有問(wèn)題的是45度角有的方向軸比較差。

天線陣列任務(wù)中添加優(yōu)化任務(wù)：

將單元任務(wù)拖拽進(jìn)優(yōu)化任務(wù)中，并將單元任務(wù)的參數(shù)與主項(xiàng)目的參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，這樣我們用優(yōu)化器才能控制子任務(wù)的參數(shù)。當(dāng)然局限就是主項(xiàng)目的參數(shù)也隨之改變，那么為什么不在主項(xiàng)目中直接優(yōu)化參數(shù)呢？因?yàn)槲覀兿肜锰炀€陣列任務(wù)的掃描角功能。