CST聯合Isight進行天線DOE設計示例

本期我們轉載一篇國外工程師Matthias MEIENHOFER，利用CST和Isight聯合進行DOE設計的案例。本文通過模擬設計一個雙頻帶（GSM和WLAN）天線來研究天線的幾何尺寸變化和性能的關系。如果我們改變天線里的某些寬度或長度參數，天線的性能將如何變化？這可以通過稱為“DOE設計”的流程來實現。

所謂DOE（Design of Experiments ）就是用來描述和解釋特定過程的因果關系的系統程序。更多關于DOE的內容，讀者可以自行百度。在本例的天線設計中，可以理解為這是一種可以通過研究發掘各個參數對天線性能影響的工作，而不是僅僅對于目標進行優化。

Step1 天線設計

這一步我們通過Antenna Magus庫自動生成一個天線模型，Antenna Magus不僅可以根據用戶的輸入進行天線結構輸出，并且所有的參數都是參數化的，方便進一步調優，這里我們正好利用這些參數化進行DOE優化。

Step2 在CST設置

在本例中，我們的可以調整優化的Pattern的結構參數有3個長度和7個寬度。并且關心的KPI是2個諧振頻率，以及相應的帶寬，并且兩個諧振頻率下的輻射效率，共6個優化目標，如下圖所示：

其中諧振頻率和相應的帶寬，都可以通過讀取S參數的結果，并進行后處理設置，如下圖所示：

同樣輻射效率也是通過對遠場結果的數據讀取和處理，如下圖所示：

經過一些后處理的步驟，所有的6個KPI目標如下圖所示：其中的第1和2行是諧振頻率，第10和11行是相應頻率的帶寬，需要一些步驟完成，第12和13行是遠場輻射效率。

Step3 在Isight中調用CST

經過上述的設置，每一次一組結構參數仿真完成就得到一組輸出結果，如果僅僅調用CST本身的優化器（Optimizer），也可以通過設置優化算法和優化目標進行優化設計，但是今天要介紹的是達索系統另一款專門用來優化的軟件Isight2020。

首先在Isight界面中拖選DOE（1）和CST（2）兩個組件，如下圖所示：

進入剛才的CST圖標中設置所有的參數（3）以及參數范圍（4），以及輸出（5），如下圖所示：

然后再Isight中設置點數，數量越多，后續分析的相關性可靠度就越高。這里設置的150個點如下圖所示：

點擊run按鈕開始仿真，如下圖所示：

完成仿真后，我們選擇Data Analysis和Correlation按鈕，這里是我們用這款軟件的目的，可以分析參數和目標KPI的相關性。

得到的線性相關的結果分析如下：

結論

DOE的用法遠不止這些，這里從一個比較簡單的例子分享給大家。在對天線參數沒有太多前期經驗的情況下，用軟件DOE的方法可以提供設計思路。