CST進階之路：第五節 MATLAB—CST聯合仿真之共形天線建模與端口設置
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內容安排：
第一節：MATLAB—CST聯合仿真之入門（點擊查看）
第二節：MATLAB—CST聯合仿真之建模
第三節：MATLAB—CST聯合仿真之結構參數優化
第四節：MATLAB—CST聯合仿真之方向圖分析與綜合
第五節：MATLAB—CST聯合仿真之共形天線建模與端口設置
第六節：MATLAB—CST聯合仿真之有獎自測
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正文 第五節
CST進階之路：第五節
MATLAB—CST聯合仿真之共形天線建模與端口設置
在一些高速運動的載體，如高速交通工具、飛行器和導彈上集成天線時，需要考慮其空氣動力學、流體力學或電磁隱身等特性，以減小阻力、節省空間、增大視場范圍、提高集成度和減小雷達發射截面積。
考慮到這些應用場景對天線提出的要求，我們常常需要將天線的輻射單元共形在圓柱面、球面、圓錐面或其他復雜曲面。直接將一個柔性天線彎曲到曲面上進行共形是一種常見的共形天線安裝方式，采用PCB工藝加工的低剖面天線，如微帶陣列天線、基片集成波導縫隙陣列天線就可以用這種方式進行共形，如圖1所示[1]。
本節就以柱面共形波導縫隙陣列天線為例，介紹利用MATLAB控制CST將平面陣列天線共形到柱面并設置共形波導口饋電端口的方法。
圖1 平面陣列天線的柱面共形[1]
圖2 柱面共形波導縫隙陣列天線建模與端口設置演示（gif）
在第二節的內容中，我們學習了平面波導縫隙陣列的建模，并將其模型導出為“PlanarArray.sat”文件，這一節我們就利用這個平面陣列天線的模型文件，來演示柱面共形天線的建模方法和端口設置，共形的時候用到了“Bend Layer Stackup”這個命令，應該是CST2016以后版本才有（沒有記錯的話），這個命令的好處就是可以將多個層疊的平面在考慮拉伸形變的情況下向共形面貼合，沒太理解意思的可以自行help查看。
在建模過程中需要注意一個問題，“Bend Layer Stackup”命令一般只能對簡單的模型共形，當需要共形的是一個復雜模型時，例如本程序中的平面波導縫隙陣金屬體，上面有100個縫隙，中間還有鏤空的波導腔體，這就屬于復雜模型了，所以在使用“Bend Layer Stackup”命令共形之后，平面波導縫隙陣金屬體就變成了一個柱面彎曲的全金屬體，上面的縫隙和中間的腔體都消失了，因此，我們還需要進行布爾操作，將這個完整的彎曲金屬體減去共形后的縫隙和介質塊，最后才得到一個柱面共形的波導縫隙天線，當然此時需要保留介質塊用于填充。
模型建立好之后，就需要設置端口對波導進行饋電，在CST中如利用時域仿真求解器，那么要求端口必須與笛卡爾坐標系（直角坐標系）對齊，在本示例模型中，由于共形導致各波導口已經發生了偏轉，此種情況下添加端口無法滿足與笛卡爾坐標系對齊的條件。但要是在HFSS中仿真此模型，簡單的選中波導口的面設置饋電端口即可，完全不用考慮端口與坐標軸對齊的問題。基于此思路，我們利用CST的頻域仿真求解器來進行計算，且波導口也是通過選中一個波導內介質塊的面（此介質塊關于xoz面對稱）來設置，然后根據幾何關系旋轉并復制端口來生成10個饋電端口。此方法很簡單，但是沒有共形天線仿真經驗的人可能不太容易想到，因此本節專門給出了此示例。
建立好模型并設置好端口后，就可以進行仿真了，為了能夠盡快完成仿真，建議大家把如圖3所示中的兩個叉都點掉（仿真頻點會減少），仿真結束之后可以看一下各端口處的場分布，應該和你想象中的一樣，這里就不貼圖了，大家親自試一下。
3 仿真設置
參考文獻：
[1] Liu Y, YangH, Jin Z, et al. A Multibeam Cylindrically Conformal Slot Array Antenna Basedon a Modified Rotman Lens[J]. IEEE Transactions on Antennas & Propagation,2018, 66(7):3441-3452.
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很多文獻都說柱面共形可以帶來更寬的掃描角度，那到底彎曲到什么樣的程度（相對陣列大小而言）時，相對平面陣列，既可以保持較高的增益，又能展寬掃描角度呢?能展寬多少呢?假設陣列所有單元都必須同時等幅饋電的。
致謝
本節校對與代碼測試人員：
孫光，成都電子科技大學本科，國防科技大學電子科學學院碩士研究生在讀。
作者簡介
作者：劉燚，國防科技大學電子科學學院電子科學系電磁調控技術教研室講師，主要從事微波毫米波技術、天線理論與設計等方向的教學和科研。
郵箱：yi_liu@nudt.edu.cn
作者注："歡迎同學們來信討論相關問題，也歡迎來我室學習深造。"
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謝謝劉博士傾情分享！
https://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1542549603&ver=1252&signature=rfGTNdNgwx35pXa46MDXCGU45idlMIHztbqfwrEfJUfM3itkATVVZhkefRMPmDnEkxI1A5MzbIjgImQTvjAPVj1Y9UHSLOcuZaJPfEeC9Nz8jg9sqolTPqYbTUk8dZSZ&new=1
非常好的帖子，希望課程完了以后能整理成PDF文檔，
這樣某些圖片不會有水印，也更清晰一些
