CST仿真實(shí)例：使用Assembly優(yōu)化同一天線針在不同位置的性能
應(yīng)用場(chǎng)景：在項(xiàng)目開發(fā)過程中可能會(huì)遇到一支天線在環(huán)境里移動(dòng)位置的情況，并且在不同位置時(shí)該天線關(guān)注的性能參數(shù)均需達(dá)到指標(biāo)要求。例如：天線在位置A，位置B這兩點(diǎn)移動(dòng)，這兩處位置的天線S11均需小于-10dB。怎樣來實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩處位置的天線性能折中考量呢？通過運(yùn)用CST的Assembly功能，我們可以同時(shí)優(yōu)化同一天線在不同位置時(shí)的性能。相較于常規(guī)的不同位置天線仿真需要在多個(gè)不同位置的天線工程文件進(jìn)行反復(fù)仿真及調(diào)整，采用Assembly優(yōu)化，能顯著提高仿真效率。下面通過一個(gè)簡(jiǎn)單的偶極子仿真案例來展開說明。
1.常規(guī)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(diào)用Dipole Antenna，該偶極子通過參數(shù)化建模，天線所有的尺寸參數(shù)位于Parameter List中。
為便于體現(xiàn)偶極子的位置，引入一個(gè)材質(zhì)為PEC的地板，其中dipole相對(duì)于地板Y向的偏移距離為offset，dipole相對(duì)于地板X向的距離為h1。
將Boundaries設(shè)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(guī)天線建模2（位置2）
按照步驟1新建第2個(gè)project，模型所有參數(shù)的命名和數(shù)值保持一致（dipole相對(duì)于地板Y向的偏移距離offset除外，其數(shù)值設(shè)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(tǒng)裝配與建模（SAM）
選擇Modules and Tools的Assembly功能，進(jìn)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(chuàng)建裝配：①直接將步驟1和步驟2建立的兩個(gè)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(dǎo)入Assembly。
兩個(gè)Project file導(dǎo)入Assembly后，將分別顯示在導(dǎo)航樹Assembly中的兩個(gè)Block中，相應(yīng)的參數(shù)也會(huì)自動(dòng)帶入到Assembly。
在Assembly中設(shè)置全局變量，選中Block1中的L和h1，Expression分別設(shè)為l1_SAM和h1_SAM，然后分別賦初值為80和-70。（注：僅在Assembly中設(shè)置的參數(shù)才可以進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化）
同樣，選中Block2中的L和h1，Expression分別設(shè)為l1_SAM和h1_SAM。Dipole位于位置1和位置2時(shí)，針對(duì)dipole的臂長(zhǎng)l1_SAM和dipole相對(duì)于地板X向的距離h1_SAM這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到同一天線同時(shí)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(dǎo)航樹的Task中將S-Parameters拖拽到Opt1中。
4.設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化
雙擊導(dǎo)航樹Task中的Opt1進(jìn)行優(yōu)化參數(shù)設(shè)置，選中需要優(yōu)化的全局變量，設(shè)置優(yōu)化的數(shù)值范圍。
接下來在Goals頁面設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)，分別在指定頻率范圍內(nèi)優(yōu)化S11（對(duì)應(yīng)dipole在位置處）和S22（對(duì)應(yīng)dipole在位置2處）達(dá)到Target，點(diǎn)擊Start開始自動(dòng)優(yōu)化。
通過Assembly進(jìn)行優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)同時(shí)優(yōu)化同一天線在不同位置的性能，因?yàn)锽lock1和Block2中的兩個(gè)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(shí)存在的，因此計(jì)算的S Parameter沒有Port1和Port2之間的傳輸系數(shù)。
可在Info頁面看到自動(dòng)優(yōu)化過程的相關(guān)信息，例如優(yōu)化次數(shù)，總優(yōu)化時(shí)長(zhǎng)，目前最優(yōu)解等。優(yōu)化完成后的S Parameter可在導(dǎo)航樹Opt1中的 SPara1查看。
小結(jié)
以上是通過運(yùn)用CST的Assembly功能，來實(shí)現(xiàn)同時(shí)優(yōu)化同一偶極子天線在兩個(gè)不同位置S11的仿真案例。大家可以借鑒此簡(jiǎn)單案例，了解Assembly的仿真流程。通過Assembly進(jìn)行優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)同時(shí)優(yōu)化同一天線在不同位置的性能，Assembly中的兩個(gè)天線可視為非同時(shí)存在，因此計(jì)算的S Parameter沒有各天線Port之間的傳輸系數(shù)。
