利用HFSS优化法快速确定天线的相位中心详细教程

利用HFSS优化法快速确定天线的相位中心详细教程
1.什么是天线相位中心天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的等效相位中心，如下图（虚线表示该天线的等相位面，在离开天线一定距离后，虚线近似为圆形（最外面一圈），其圆心即为天线的等效相位中心）：
2.HFSS优化法快速确定天线的相位中心（1）用后处理变量定义相对坐标系
A.HFSS》Design ProperTIes，打开DesignProperTIes 对话框;
B.点击AddVariable，显示定义设计变量的属性对话框，例如定义为PhaseCenterZ，变量类型设定为PostProcessing variable，单位类型Length，本例初值设为1in；
C.用Modeler》CoordinateSystem》Create》RelaTIve CS》Offset 命令定义一个相对坐标系，用前面设定的变量作为Z坐标。

后面的优化过程中可以通过变量改变坐标系定义，而无需重新求解模型。

（2）将相对坐标系用于远场设置计算
点击HFSS》RadiaTIon》InsertFar Field Setup》Infinite Sphere ，定义合适的角度范围与间隔，在坐标系选项卡中，选择定义好的采用了后处理变量的相对坐标系；
当相对坐标系位置改变时（通过改变变量PhaseCenterZ的值），远场量会重新计算，而无需重新仿真模型。

（3）设置优化求解
A.添加一个优化（Optimization）设置
B.点击SetupCalculations按钮，打开计算表达式定义的对话框，定义优化目标用于寻找相位中心，这里将优化的是场量rEPhi的峰峰连续角度。

Geometry选择前面定义的InfiniteSphere。

计算表达式为cang_deg（rEPhi），本例中的天线在Phi=0平面是Phi极化（电场沿着y轴）
C.点击RangeFunction，选择Math，函数选择pk2pk，应用于整个Theta角度扫描；
D.Oversweep定义了扫描的范围，本例中从-40deg到+40deg。

E.回到优化设置对话框，选择优化条件Condition为Minimize；
Minimize/Maximize只能用于单个计算量优化的情况
优化只能支持一维的范围缩减，也就是说，不支持嵌套范围函数
以上的限制意味着Minimize/Maximize仅能在如下情况选择：多个值的计算范围内只能有一个扫描，并且在计算表达式中采用了范围缩减函数
F.在Variables选项卡中，需要将定义了相对坐标系的变量勾选Include，搜索范围限定在沿着Z 轴5~10in的范围内；
G.在General选项卡中，如果不勾选Updatedesign parameters value after optimization，就可以看到仿真进程图。

（4）求解并查看结果
A.右键单击Optimization设置，点击Analyze，开始优化计算；
B.再次右键点击，选择ViewAnalysis Result，查看后分析对话框，选择Plot，查看仿真进程。

从Table形式的结果中，能够看到当Cost最小时的相位中心Z坐标值。

3.小结HFSS优化法快速确定天线的相位中心的操作流程总结如下：
步骤：
1、定义用后处理变量表示的相对坐标系；
2、远场设置中采用已设好的相对坐标系；
3、设置一个优化计算用以搜索相位中心；
4、求解优化设置并查看相位中心的结果。

关键点：
1、相对坐标系；
2、后处理变量；
3、优化。