索辰天线设计与优化仿真软件拥有强大的建模功能,支持通用3D电磁建模和四边形网格划分,在宽带范围内设计与模拟复杂印刷天线的仿真能力十分优异。
通用简便的几何建模能力,可快速、精确地建立复杂天线结构模型
采用高效的HOMoM算法,支持包含多种智能优化算法的自动优化功能
具有丰富的计算结果输出:支持S/Y/Z 参数、特征阻抗、驻波、场量、天线增益、辐射效率等,可对天线进行充分的性能分析
一、天线模型设计
本算例展示了索辰天线设计与优化仿真软件在宽带范围内设计与模拟复杂印刷天线的功能。软件综合考虑了有限尺寸接地平面的影响,将天线的仿真频率范围设置在0.5至3GHz之间,将模型印刷在介电常数为4.4、厚度为1.6毫米的介质基板上。
天线模型完全使用索辰天线设计与优化仿真软件的建模功能进行建模和四边形网格划分。为了获得满意的印刷结构,算例还应用了边缘处理和镜像等处理技术。
镜像处理是一个耗时的过程,但在索辰天线设计与优化仿真软件中,此过程可以在几秒钟内完成。该模型(图1)是根据2008年5月《Microwave Journal》发表的规格制作的[1]。本算例模型的最终尺寸使用了[1]中所列的数据(表1)。创建全参数化模型并将其转移到索辰天线设计与优化仿真软件的整个过程耗时略多于一小时。

图 1 具有有限接地平面的天线

图 2 天线模型
表 1 天线尺寸(单位:毫米),根据文献[1]

二、天线仿真
本算例使用 HOMoM求解器进行了仿真,谐振频率从文献中[1]获取,如表2所示。对应的辐射图在工作频率为 0.9 GHz(图3和图6)、1.9 GHz(图4和图7)以及 2.4 GHz(图5和图8)时计算得到。S11 参数在 0.5 至 3 GHz 频率范围内绘制(图9)。
表 2: 仿真和测量谐振频率,根据文献[1]

本算例在一台配备 Intel® Core(TM) i7-7700k处理器(主频3.60GHz)的标准台式电脑上完成,单频率仿真耗时8秒。由于本算例的计算频带宽且谐振频率众多,得益于软件内置的插值机制,仿真在 65 个频率点上进行,仅需处理 3,418 个未知量。

图 3 Eθ –0.9 GHz 三维方向图

图 4 Eθ –1.9 GHz 三维方向图

图 5 Eθ –2.4 GHz 三维方向图

图 6 Eϕ –0.9 GHz 三维方向图

图 7 Eϕ –1.9 GHz 三维方向图

图 8 Eϕ –2.4 GHz 三维方向图

图 9 S11 参数(0.5-3 GHz)
参考文献
[1]A. A. Eldek, “Analysis and design of a compact multi-band antenna for wireless communications applications,” Microwave Journal, vol. 51, no. 5, pp. 218–230, May 2008.
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