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应用案例:电大平台天线布局仿真之实装天线性能评估

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概述

 通常我们把物理尺寸在天线工作波长100倍以上的平台,称作电大平台。典型的电大平台包括:车载平台、机载平台、舰载平台、星载平台等。

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对于此类电大尺寸平台而言,其所关注的天线布局问题包括:

  • 实装天线的性能评估。天线在安装实际载体平台后,相比于自由空间,其辐射方向图等重要性能指标将发生较大变化,定量评估这一变化,可为进一步的优化设计提供具体指导。

  • 天线间的隔离度分析。多幅天线共同安装在载体平台后,射频系统将受到邻频干扰、谐波干扰、互调干扰等,将平台结构的影响考虑进入隔离度分析,可以提供更接近实际的仿真结果。

  • 快速仿真与精确结果。电大平台意味着更多的网格剖分、更大的计算规模、更长的仿真耗时,平衡仿真速度与精度这一矛盾体,亦是电大仿真所关注的问题之一。基于弹跳射线法的SBR 求解器,则适用于该类型问题的求解。

本案例基于HFSS SBR 求解类型,演示如何评估机载平台上单极子天线性能变化的情况,后续将给出机载平台上的天线隔离度仿真案例。


仿真模型


2.1 机载平台

机载平台结构包括机身、螺旋桨、天线罩,通常由第三方软件建模得到,在AEDT界面通过Modeler>Import可直接导入。

××=18m×25m×6m≈93.6λ×130λ×31.2λ@1.56GHz


2.2 天线模型(特有的Parametric Antennas


SBR 求解类型中,我们可以直接天线建模、导入天线3D Component或者链接近场/远场辐射,而这里通过其特有的参数建模功能,即Parametric Antennas,进行建模。

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单极子天线@1.56GHz



关键设置




3.1 求解类型


在建立仿真模型前,尤其是天线建模前,确保HFSS设计的求解类型为SBR

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3.2 边界条件


将机身、螺旋桨设置为PE边界条件,天线罩设置为Layered Impedance分层阻抗边界条件。

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3.3 相对坐标系


相对于Global坐标系,建立相对坐标系(如命名为Antenna),便于放置单极子天线。

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3.4 Infinite Sphere


Modal DrivenTerminal Driven等求解类型不同,SBR 求解类型需要在仿真求解之前设置Infinite Sphere,才能观测3D辐射方向图。

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3.5 求解设置


添加单个频点进行仿真分析,1.56GHz如下。

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仿真结果


下图给出了实装环境下天线的增益与辐射方向图,与理想的自由空间环境下的对比。

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仿真报告显示,本次仿真耗时约为2分钟,最大内存占用少于300M,网格总数45349个。

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结论


本案例在HFSS SBR 求解类型下,利用Parametric Antennas功能快速创建单极子天线,并仿真分析其在机载平台上的性能变化,结果给出了载体平台对天线性能的影响。使用该方法可以快速有效地评估实装天线性能,非常适合设计初期没有实际天线、载体平台的情况,进行系统性的预测评估,并指导天线布局设计。


仿真体系信号完整性天线布局HFSS
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首次发布时间:2020-10-26
最近编辑:4年前
仿真圈
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1条评论
snitch_东
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