微带相控阵天线的计算

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创建接地面
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创建贴片天线
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创建同轴线介质芯
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创建同轴线金属内导体
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定义波端口
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设置频率、边界和远场监视器
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瞬态时域求解
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端口时域ห้องสมุดไป่ตู้号
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S参数
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端口场
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远场
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远场
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相控阵天线计算的三种方法
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第一种方法
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第一种方法
另存project，取名 microstrip_antenna_array1
9
47
28
仿真的结果： 28， 228

225
二者的差异来于在理论公式中， 假设天线单元有无限多个，同时 天线单元之间没有相互影响。
第二种方法
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另存project，取名 microstrip_antenna_array2
第二种方法
回到单天线 删除结果
30
第二种方法
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单个阵子天线尺寸
介质εr=2.33
feed center
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先构建基本单元，再选中基本单元向x方 向平移，注意平移距离和重复次数！！！
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依次设定端口1、2、3、4、5、6！
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瞬态求解器，并行计算 扫描角θ=0°，则ΔΨ=0°
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瞬态求解器，并行计算 扫描角θ=15°，则ΔΨ=44.7°
2f d y sin sin C
其中C为光速，dx和dy为单元在x方向和y方向的间距，负号表示相位的滞后。
故阵列中每个天线单元的相位差为：
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2 * 2.4 *10 0.06sin cos 8 2 3 *10
9

2 * 2.4 *10 0.06sin sin 8 2 3 *10
并删除结果
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第三种方法
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第三种方法
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第三种方法
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第三种方法
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第三种方法
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三种方法之总结
• 由单个天线计算天线阵：
–未考虑天线结构之间的耦合,未考虑激励之间的影 响。
• 整体模型，单独串行激励计算辐射场：
–计算仅考虑天线结构之间的相互影响。
• 整体模型，同时并行激励：
–同时考虑结构的相互影响和激励之间的相互影响。
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谢谢！
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练习： ①、一维相控阵天线的计算 ②、六边形二维相控阵天线的计算
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①一维相控阵天线的计算
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等相面 Δ
X方向的一维天线阵，天 线单元之间空间间距为d， 若要扫描角为θ（即辐射 主瓣方向与Z轴的夹角）， 则天线单元之间的相移 角ΔΨ =?(依次滞后这么 多角度)
2f K d sin d sin 8 C 3 10
工作界面显示 三维远场结果
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第一种方法
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第一种方法
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第一种方法
寻找最大辐射方向的方法：
逐步逼近法
根据目测，选定φ=270度作 为初始值固定，扫θ，得出最 大辐射在θ=21度；再选定 θ=21度作为初始值固定，扫 φ，得出最大辐射在φ=227度； 再选定φ=227度作为初始值 固定，扫θ，得出最大辐射在 θ=28度；再选定θ=28度作为 初始值固定，扫φ，得出最 大辐射在φ=228度。 最终确定为最大辐射方向在 φ=228度， θ=28度。
CST STUDIO SUITETM
微带相控阵天线的计算
电子科技大学
2014年6月
相控阵天线
2
单个阵子天线尺寸(单元)
新建project，取名 microstrip_antenna_single
介质εr=2.33
feed center 偏心9.2mm
3
选择模板
4
修改工作面属性
5
创建介质基板
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第二种方法
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第二种方法
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第二种方法
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第二种方法
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第二种方法
选择Results-Combine Results..命令
端口1
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第二种方法
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第二种方法
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第二种方法
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第三种方法
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第三种方法
另存project，取名 microstrip_antenna_array2
在本次计算中，取前面的圆贴片单元天线，在X方向以间距60mm并排6个单元，频率2.4GHz： 1、扫描角θ=0°，则ΔΨ=0.06*sin0°*360°*2.4*109/(3*108)=0° 2、扫描角θ=15°，则ΔΨ=44.7° 3、扫描角θ=30°，则ΔΨ=86.4° 4、扫描角θ=45°，则ΔΨ=122.2°
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瞬态求解器，并行计算 扫描角θ=30°，则ΔΨ=86.4°
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瞬态求解器，并行计算 扫描角θ=45°，则ΔΨ=122.2°
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②六边形二维相控阵天线的计算
文献：星载多波束相控阵天线设计与综合优 化技术研究，尚勇， 梁广， 余金培， 龚文 斌，遥测遥控，2012，33（4）：37-45.
单个阵子天线尺寸
介质εr=2.33
feed center
S参数
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第一种方法
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第一种方法
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可以按照二维相控阵的理论，求出主瓣 的 ( , )
用等相位面投影法可得，当矩形天线阵的波束指向为( , ) 时，在x方向相 2f 邻单元的相位差为：
x k x d x
C
d x sin cos
在y方向相邻单元的相位差为： y k y d y