CST聯(lián)合Isight進行天線DOE設(shè)計示例

本期我們轉(zhuǎn)載一篇國外工程師Matthias MEIENHOFER，利用CST和Isight聯(lián)合進行DOE設(shè)計的案例。本文通過模擬設(shè)計一個雙頻帶（GSM和WLAN）天線來研究天線的幾何尺寸變化和性能的關(guān)系。如果我們改變天線里的某些寬度或長度參數(shù)，天線的性能將如何變化？這可以通過稱為“DOE設(shè)計”的流程來實現(xiàn)。

所謂DOE（Design of Experiments ）就是用來描述和解釋特定過程的因果關(guān)系的系統(tǒng)程序。更多關(guān)于DOE的內(nèi)容，讀者可以自行百度。在本例的天線設(shè)計中，可以理解為這是一種可以通過研究發(fā)掘各個參數(shù)對天線性能影響的工作，而不是僅僅對于目標進行優(yōu)化。

Step1 天線設(shè)計

這一步我們通過Antenna Magus庫自動生成一個天線模型，Antenna Magus不僅可以根據(jù)用戶的輸入進行天線結(jié)構(gòu)輸出，并且所有的參數(shù)都是參數(shù)化的，方便進一步調(diào)優(yōu)，這里我們正好利用這些參數(shù)化進行DOE優(yōu)化。

Step2 在CST設(shè)置

在本例中，我們的可以調(diào)整優(yōu)化的Pattern的結(jié)構(gòu)參數(shù)有3個長度和7個寬度。并且關(guān)心的KPI是2個諧振頻率，以及相應(yīng)的帶寬，并且兩個諧振頻率下的輻射效率，共6個優(yōu)化目標，如下圖所示：

其中諧振頻率和相應(yīng)的帶寬，都可以通過讀取S參數(shù)的結(jié)果，并進行后處理設(shè)置，如下圖所示：

同樣輻射效率也是通過對遠場結(jié)果的數(shù)據(jù)讀取和處理，如下圖所示：

經(jīng)過一些后處理的步驟，所有的6個KPI目標如下圖所示：其中的第1和2行是諧振頻率，第10和11行是相應(yīng)頻率的帶寬，需要一些步驟完成，第12和13行是遠場輻射效率。

Step3 在Isight中調(diào)用CST

經(jīng)過上述的設(shè)置，每一次一組結(jié)構(gòu)參數(shù)仿真完成就得到一組輸出結(jié)果，如果僅僅調(diào)用CST本身的優(yōu)化器（Optimizer），也可以通過設(shè)置優(yōu)化算法和優(yōu)化目標進行優(yōu)化設(shè)計，但是今天要介紹的是達索系統(tǒng)另一款專門用來優(yōu)化的軟件Isight2020。

首先在Isight界面中拖選DOE（1）和CST（2）兩個組件，如下圖所示：

進入剛才的CST圖標中設(shè)置所有的參數(shù)（3）以及參數(shù)范圍（4），以及輸出（5），如下圖所示：

然后再Isight中設(shè)置點數(shù)，數(shù)量越多，后續(xù)分析的相關(guān)性可靠度就越高。這里設(shè)置的150個點如下圖所示：

點擊run按鈕開始仿真，如下圖所示：

完成仿真后，我們選擇Data Analysis和Correlation按鈕，這里是我們用這款軟件的目的，可以分析參數(shù)和目標KPI的相關(guān)性。

得到的線性相關(guān)的結(jié)果分析如下：

結(jié)論

DOE的用法遠不止這些，這里從一個比較簡單的例子分享給大家。在對天線參數(shù)沒有太多前期經(jīng)驗的情況下，用軟件DOE的方法可以提供設(shè)計思路。