搜索利用HFSS優(yōu)化法快速確定天線的相位中心
2017-04-02 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
1.什么是天線相位中心
天線所輻射出的電磁波在離開天線一定的距離后,其等相位面會近似為一個球面,該球面的球心即為該天線的等效相位中心,如下圖(虛線表示該天線的等相位面,在離開天線一定距離后,虛線近似為圓形(最外面一圈),其圓心即為天線的等效相位中心):
2.HFSS優(yōu)化法快速確定天線的相位中心
(1)用后處理變量定義相對坐標系
A.HFSS>Design Properties,打開 DesignProperties 對話框;
B.點擊 AddVariable,顯示定義設計變量的屬性對話框,例如定義為“PhaseCenterZ”,變量類型設定為“PostProcessing variable”,單位類型“Length”,本例初值設為“1in”;
C.用Modeler>CoordinateSystem>Create>Relative CS>Offset 命令定義一個相對坐標系,用前面設定的變量作為Z坐標。
后面的優(yōu)化過程中可以通過變量改變坐標系定義,而無需重新求解模型。
(2)將相對坐標系用于遠場設置計算
點擊 HFSS>Radiation>InsertFar Field Setup>Infinite Sphere ,定義合適的角度范圍與間隔,在坐標系選項卡中,選擇定義好的采用了后處理變量的相對坐標系;
當相對坐標系位置改變時(通過改變變量PhaseCenterZ的值),遠場量會重新計算,而無需重新仿真模型。
(3)設置優(yōu)化求解
A.添加一個優(yōu)化(Optimization)設置
B.點擊“SetupCalculations”按鈕,打開計算表達式定義的對話框,定義優(yōu)化目標用于尋找相位中心,這里將優(yōu)化的是場量rEPhi的峰峰連續(xù)角度。
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Geometry選擇前面定義的InfiniteSphere。
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計算表達式為cang_deg(rEPhi),本例中的天線在Phi=0平面是Phi極化(電場沿著y軸)
C.點擊“RangeFunction”,選擇“Math”,函數(shù)選擇“pk2pk”,應用于整個 Theta角度掃描;
D.“Oversweep”定義了掃描的范圍,本例中從-40deg到+40deg。
E.回到優(yōu)化設置對話框,選擇優(yōu)化條件“Condition”為“Minimize”;
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“Minimize/Maximize”只能用于單個計算量優(yōu)化的情況
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優(yōu)化只能支持一維的范圍縮減,也就是說,不支持嵌套范圍函數(shù)
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以上的限制意味著“Minimize/Maximize”僅能在如下情況選擇:多個值的計算范圍內只能有一個掃描,并且在計算表達式中采用了范圍縮減函數(shù)
F.在“Variables”選項卡中,需要將定義了相對坐標系的變量勾選“Include”,搜索范圍限定在沿著Z 軸5~10in的范圍內;
G.在“General”選項卡中,如果不勾選“Updatedesign parameters value after optimization”,就可以看到仿真進程圖。
(4)求解并查看結果
A.右鍵單擊Optimization設置,點擊“Analyze”,開始優(yōu)化計算;
B.再次右鍵點擊,選擇“ViewAnalysis Result”,查看后分析對話框,選擇“Plot”,查看仿真進程。從“Table”形式的結果中,能夠看到當Cost最小時的相位中心Z坐標值。
3.小結
HFSS優(yōu)化法快速確定天線的相位中心的操作流程總結如下:
步驟:
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定義用后處理變量表示的相對坐標系;
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遠場設置中采用已設好的相對坐標系;
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設置一個優(yōu)化計算用以搜索相位中心;
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求解優(yōu)化設置并查看相位中心的結果。
關鍵點:
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相對坐標系;
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后處理變量;
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優(yōu)化。
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