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基于HFSS的天线阵列计算方法比较分析(二)

2020.9.28

二、HFSS计算天线阵列方法汇整

最为准确的天线阵场计算为全阵列计算。天线组阵后,各单元间会产生互耦;天线阵的边缘会存在场的绕射等边缘效应,这使得使用方向图乘积定理计算天线阵的场时变得不够准确。但考虑到大型阵列计算需要大量资源和时间,单元法作为估测阵列场分布有一定的指向意义。

HFSS单元计算+阵列计算

HFSS在进行电大尺寸电磁计算时显得捉襟见肘,可以使用单元法进行近似分析(基于方向图乘积定理)。主要步骤是先计算单独一个单元,再据此进行阵列演算。单元法主要可采用方法有:

①主从边界+Floquent Port,主从边界所在边界尺寸为阵列单元间距(阵列为整体而辐射元独立的,如微带阵,主从边界与单元天线边缘叠合);

②主从边界+PML,主从边界所在边界尺寸为阵列单元间距(阵列为整体而辐射元独立的,如微带阵,主从边界与单元天线边缘叠合);

③单元天线加辐射边界。

以下是采用单元法与全阵列计算结果对比的二组实例,分别是微带2x2阵列天线和波导3x3阵列天线。

在HFSS中对单元天线建模,然后分别设定主从边界(对于扫描的设好扫描角变量)、Floquent Port和PML,各模型图如下图所示。其中主从边界尺寸为阵列中单元间距,顶部距天线≥λ/4,辐射边界距天线边缘≥λ/4。(注:PML层的上平面一般设定为Impedance边界,阻抗为377*cos(theta_scan))

单元天线数据计算完之后,选择HFSS-Radiation-Antenna—Array Setup—Rectangular Setup—Regular Array,在对话框中输入相应的阵列数据,然后按确认。设置完成后得到的即是阵列场数据。单元间距需要提前计算好合适数值。

基于HFSS的天线阵列计算方法比较分析

基于HFSS的天线阵列计算方法比较分析

全尺寸阵列辐射边界

基于HFSS的天线阵列计算方法比较分析

基于HFSS的天线阵列计算方法比较分析

Floquent_Port+主从边界PML+主从边界


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