CST仿真實例：使用Assembly優化同一天線針在不同位置的性能

應用場景：在項目開發過程中可能會遇到一支天線在環境里移動位置的情況，并且在不同位置時該天線關注的性能參數均需達到指標要求。例如：天線在位置A，位置B這兩點移動，這兩處位置的天線S11均需小于-10dB。怎樣來實現對這兩處位置的天線性能折中考量呢？通過運用CST的Assembly功能，我們可以同時優化同一天線在不同位置時的性能。相較于常規的不同位置天線仿真需要在多個不同位置的天線工程文件進行反復仿真及調整，采用Assembly優化，能顯著提高仿真效率。下面通過一個簡單的偶極子仿真案例來展開說明。

1.常規天線建模1（位置1）

選擇CST微波工作室Antenna Template, Time domain solver，通過宏命令調用Dipole Antenna，該偶極子通過參數化建模，天線所有的尺寸參數位于Parameter List中。

為便于體現偶極子的位置，引入一個材質為PEC的地板，其中dipole相對于地板Y向的偏移距離為offset，dipole相對于地板X向的距離為h1。

將Boundaries設置為open (add space), Symmetry Planes均更改為none。將此project命名為“edge_position”并保存。

2.常規天線建模2（位置2）

按照步驟1新建第2個project，模型所有參數的命名和數值保持一致（dipole相對于地板Y向的偏移距離offset除外，其數值設為-50，用來表征同一天線位于不同位置）。將此project命名為“middle_position”并保存。

3.建立系統裝配與建模（SAM）

選擇Modules and Tools的Assembly功能，進入裝配界面。

在Assembly的工作界面上方信息提示如下圖所示。有兩種方式創建裝配：①直接將步驟1和步驟2建立的兩個Project file分別拖拽至Assembly的工作界面；②使用 Import 3D Block將“edge_position.cst”和“middle_position.cst”分別導入Assembly。

兩個Project file導入Assembly后，將分別顯示在導航樹Assembly中的兩個Block中，相應的參數也會自動帶入到Assembly。

在Assembly中設置全局變量，選中Block1中的L和h1，Expression分別設為l1_SAM和h1_SAM，然后分別賦初值為80和-70。（注：僅在Assembly中設置的參數才可以進行參數優化）

同樣，選中Block2中的L和h1，Expression分別設為l1_SAM和h1_SAM。Dipole位于位置1和位置2時，針對dipole的臂長l1_SAM和dipole相對于地板X向的距離h1_SAM這兩個參數進行優化，以達到同一天線同時在位置1和位置2處S11＜-10dB的目的。

在路仿真界面，分別給Block1和Block2加上External port，然后在New Task中分別添加S-Parameters和Optimization，并在導航樹的Task中將S-Parameters拖拽到Opt1中。

4.設置優化目標進行優化

 雙擊導航樹Task中的Opt1進行優化參數設置，選中需要優化的全局變量，設置優化的數值范圍。

接下來在Goals頁面設置優化目標，分別在指定頻率范圍內優化S11（對應dipole在位置處）和S22（對應dipole在位置2處）達到Target，點擊Start開始自動優化。

通過Assembly進行優化才能實現同時優化同一天線在不同位置的性能，因為Block1和Block2中的兩個天線是完全孤立的，天線之間不存在耦合。兩者可視為非同時存在的，因此計算的S Parameter沒有Port1和Port2之間的傳輸系數。

可在Info頁面看到自動優化過程的相關信息，例如優化次數，總優化時長，目前最優解等。優化完成后的S Parameter可在導航樹Opt1中的 SPara1查看。

小結

以上是通過運用CST的Assembly功能，來實現同時優化同一偶極子天線在兩個不同位置S11的仿真案例。大家可以借鑒此簡單案例，了解Assembly的仿真流程。通過Assembly進行優化才能實現同時優化同一天線在不同位置的性能，Assembly中的兩個天線可視為非同時存在，因此計算的S Parameter沒有各天線Port之間的傳輸系數。