K波段园极化反射面天线设计流程

1、 直接导出CST MWS 三维模型功 能概览K波段园极化反射面天线设计流程12 43 5786K波段(22GHz园极化反射面天线1包含一个正交模馈源喇叭2和一个主反射面3。正交模馈源喇叭2又分为园波纹喇叭4和正交模转换器5(OMT。正交模转换器5又可以分解为转换器6,延时波导段7和方圆输入转换节8。直接将整个反射面天线1放在一起进行全波仿真是不可取的,因为它包含一个70个波长的主反射面3,同时又含有直径仅为10.06mm圆波导组成的OMT 5以及精细的波纹喇叭4。无论采用哪一个单一的算法均无法有效地胜任此仿真。采用不同的算法仿真不同的部分进行各个击破,才是总为明智的方法。如何进行拆分则需要工程

2、师对天线的工作原理、微波网络概念以及哪种算法对哪种结构最为有效均要有所了解。以下我们将整个仿真拆分为六个场仿真(4、6、7、8、2、3。下图中的T、F和I分别表示CST MWS中的时域、频域有限元和积分方程求解器。所有这些仿真均在一个CST工程下进行,这就是CST系统组合仿真技术。流程为:a波纹喇叭方向图设计仿真:采用T对波纹喇叭4进行远场方向图场仿真;bOMT分部件S参数仿真:采用F分别对6、7、8进行S参数场仿真;c整个OMT组件S参数仿真:在CST DS中将6、7、8组合在一起形成完整的OMT 5进行S参数路仿真;dOMT馈源喇叭方向图仿真:再在CST DS中将c中的5与a中4组合成完整

3、的正交模馈源喇叭2,利用DS与MWS的场路协同仿真得到在两个正交端口输入情况下合成方向图;e反射面天线方向图仿真:最后,在CST MWS中将此方向图作为远场源加载到反射面焦点上,采用I(即多层快速多极子法得到最终反射面天线的方向图。下面,我们将整个仿真一步一步地简要介绍一下,供读者参考。系统组合仿真技术(SAM CST DS + CST MWS(T、F、Ia波纹喇叭方向图设计仿真启动Antenna Magus天线库v3.3(内含175种天线,选择Corrugated conical horn antenna(圆锥波纹喇叭天线,给定中心频率,点击Design,Magus即给出一个全参数化的CST

4、 MWS仿真模型。启动CST,直接打开此工程文件即可。给定15dB波束照射宽度,采用CST MWS时域求解器和内置的优化器对齿槽进行优化,最终得到满足照射角下最低驻波的喇叭天线设计。在同一个物理端口位置处,定义两个相互正交的端口模式,形成两个波导端口。天线/ RCS54b OMT 分部件S 参数仿真对OMT 分析知,喇叭圆波导和两路正交圆波导的相对位置的尺寸是不变的,即构成约束Constraints 。喇叭、移相段、馈电E 面方圆转换节是三个需要单独仿真的部件,定义各自的端口和相匹配的模式数,便于后续的DS 级联。三个部件均是电小尺寸的,所以这里采用频域有限元求解器F 进行仿真。 c 整个OM

5、T 组件S 参数仿真 在CST 设计工作室(DS 将上述三个部件通过微波网络原理图相互连接。下图示出原理图和相应的三维实体模型。DS 能够从原理图一键得到相应的三维结构。原理图中黄色端口1和2为馈源的两个正交模输入,端口3和4则是输出给波纹喇叭的两个正交模式。通过在DS 中定义嵌套的Tasks ,采用SAM 技术,在给定频带内,对1、2端口的驻波进行优化,同时保证端口3、4模式间的隔离度。 d 整个OMT 组件S 参数仿真仍在上面的DS 中,再将波纹喇叭的两个正交波导端口连接到端口3和4上形成右下图所示的微波网络。在DS 中通过CST MWS co-simulation 场路协同仿真,由电路仿真得到整个正交模馈源喇叭的天线方向图(右下下图。e 反射面天线方向图仿真 启动CST MWS 将上步得出