CST仿真时如何分析天线的远场极化方向图 - CST FAQ03

在用CST进行仿真设计的过程中，经常需要对某一些参数进行参数化设置，并对这些参数进行仿真对比。这一期，我们介绍下如何分析天线远场方向图的垂直极化和水平极化。

还是借用CST圆极化平板天线仿真实例1。

设置监视器

首先我们先确认一下是否添加了远场监视器，因为我们之前的应用模板已经设置好了几个监视器，在界面左侧导航栏，如下图所示：

其中那个farfield（f=1.09）就是已经设置的远场监视器，这里f=1.09是指1.09GHz频率下的远场监视器。

用户根据自己需要设置需要观察频点的监视器，可以点击simulation选项卡下的Field Monitor来添加，如下图所示：

CST微波工作室下可以添加的监视器种类很多，之前模板已经设置了f=1.09下的电场e-field、磁场h-field、远场监视器far-field，所以这里我们点Cancel，不需要重复设置。

 

分析远场结果

在完成仿真后，我们在导航栏下可以看到farfileds文件夹下，有以下两个文件夹Farfield Cuts 和farfiled(f=1.09)[1]，如下图所示：

其中Farfield Cuts是为了方便用户，帮助用户选取记录了几个常用的切面远场结果，例如Phi=0，就是下图中XOZ平面下的theta在各个角度下的结果；Phi=90，就是下图中YOZ平面下的theta在各个角度下的结果；Theta=90，就是下图中XOY平面下的phi在各个角度下的结果。

例如，点击phi=0,得到的远场结果，并给出了最大方向性、3dB宽度、副瓣等常用的结果，如下图所示：

我们点击farfiled(f=1.09)[1]文件夹，并点击Farfiled Plot选项卡下3D的图标，如下图所示：

这样我们可以看到三维的远场方向图，如下图所示：

左下角的数据显示，天线的方向性系数9.908dBi，辐射效率-0.05839dB，总辐射效率-1.340dB。在本仿真中辐射效率是指的铜材料的损耗。总辐射效率是除了辐射效率外，还包括端口匹配的回波损耗的总效率。

点击Farfiled Plot选项卡下Properties的图标，弹出对话框如下图所示：

很多时候我们需要将仿真和测试结果进行对比，通常测试得到的是Realized Gain，我们选择Plot Mode选项卡将方向性系数Directivity改成Realized Gain，并点击Apply，如下图所示：

也可以直接在Farfield选项卡下直接修改，如下图所示：

我们点击farfiled(f=1.09)[1]文件夹，

这时候如上图显示，天线的增益是8.568 dB。这是总的远场结果，而默认的分量是球坐标下的theta和phi分量。下面我们通过设置来将垂直极化和水平极化结果显示出来。

再回到Farfiled Plot界面下，选择Axes选项卡，坐标系由原来的球坐标Spherical改成Ludwig3，这里将XOZ设置为水平面，YOZ设置为垂直面。

点击OK，完成设置。这时候，导航栏farfiled(f=1.09)[1]文件夹下如下图所示：

我们点击Ludwig3 Horizontal，可见天线水平极化三维方向图如下图所示：

我们点击Ludwig3 Vertical，可见天线垂直极化三维方向图如下图所示：

如果想得到二维的结果，我们可以进行设置，如下图所示：

Phi=90切面下，分别点击Ludwig3 Horizontal和Ludwig3 Vertical，得到主极化和交叉极化的2D方向图，如下图所示

Phi=0切面下，分别点击Ludwig3 Horizontal和Ludwig3 Vertical，得到主极化和交叉极化的2D方向图，如下图所示

Farfiled Plot Properties有大量的可以设置的选项，后续根据需要会逐步讲到，这里就不展开介绍了，读者也可以点击Help查看说明。

 

小结

本期主要介绍了如何分析远场方向图的水平极化和垂直极化的方法。这里只是其中很小一部分。如圆极化、轴比、相位中心，远场源导出等都会在后续内容中介绍。