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(lái)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(huì)近似為一個(gè)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(duì)坐標(biāo)系
A.HFSS>Design Properties,打開 DesignProperties 對(duì)話框;
B.點(diǎn)擊 AddVariable,顯示定義設(shè)計(jì)變量的屬性對(duì)話框,例如定義為“PhaseCenterZ”,變量類型設(shè)定為“PostProcessing variable”,單位類型“Length”,本例初值設(shè)為“1in”;
C.用Modeler>CoordinateSystem>Create>Relative CS>Offset 命令定義一個(gè)相對(duì)坐標(biāo)系,用前面設(shè)定的變量作為Z坐標(biāo)。
后面的優(yōu)化過(guò)程中可以通過(guò)變量改變坐標(biāo)系定義,而無(wú)需重新求解模型。
(2)將相對(duì)坐標(biāo)系用于遠(yuǎn)場(chǎng)設(shè)置計(jì)算
點(diǎn)擊 HFSS>Radiation>InsertFar Field Setup>Infinite Sphere ,定義合適的角度范圍與間隔,在坐標(biāo)系選項(xiàng)卡中,選擇定義好的采用了后處理變量的相對(duì)坐標(biāo)系;
當(dāng)相對(duì)坐標(biāo)系位置改變時(shí)(通過(guò)改變變量PhaseCenterZ的值),遠(yuǎn)場(chǎng)量會(huì)重新計(jì)算,而無(wú)需重新仿真模型。
(3)設(shè)置優(yōu)化求解
A.添加一個(gè)優(yōu)化(Optimization)設(shè)置
B.點(diǎn)擊“SetupCalculations”按鈕,打開計(jì)算表達(dá)式定義的對(duì)話框,定義優(yōu)化目標(biāo)用于尋找相位中心,這里將優(yōu)化的是場(chǎng)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(jì)算表達(dá)式為cang_deg(rEPhi),本例中的天線在Phi=0平面是Phi極化(電場(chǎng)沿著y軸)
C.點(diǎn)擊“RangeFunction”,選擇“Math”,函數(shù)選擇“pk2pk”,應(yīng)用于整個(gè) 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(shè)置對(duì)話框,選擇優(yōu)化條件“Condition”為“Minimize”;
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“Minimize/Maximize”只能用于單個(gè)計(jì)算量?jī)?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(shuō),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(gè)值的計(jì)算范圍內(nèi)只能有一個(gè)掃描,并且在計(jì)算表達(dá)式中采用了范圍縮減函數(shù)
F.在“Variables”選項(xiàng)卡中,需要將定義了相對(duì)坐標(biāo)系的變量勾選“Include”,搜索范圍限定在沿著Z 軸5~10in的范圍內(nèi);
G.在“General”選項(xiàng)卡中,如果不勾選“Updatedesign parameters value after optimization”,就可以看到仿真進(jìn)程圖。
(4)求解并查看結(jié)果
A.右鍵單擊Optimization設(shè)置,點(diǎn)擊“Analyze”,開始優(yōu)化計(jì)算;
B.再次右鍵點(diǎn)擊,選擇“ViewAnalysis Result”,查看后分析對(duì)話框,選擇“Plot”,查看仿真進(jìn)程。從“Table”形式的結(jié)果中,能夠看到當(dāng)Cost最小時(shí)的相位中心Z坐標(biāo)值。
3.小結(jié)
HFSS優(yōu)化法快速確定天線的相位中心的操作流程總結(jié)如下:
步驟:
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定義用后處理變量表示的相對(duì)坐標(biāo)系;
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遠(yuǎn)場(chǎng)設(shè)置中采用已設(shè)好的相對(duì)坐標(biāo)系;
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設(shè)置一個(gè)優(yōu)化計(jì)算用以搜索相位中心;
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求解優(yōu)化設(shè)置并查看相位中心的結(jié)果。
關(guān)鍵點(diǎn):
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相對(duì)坐標(biāo)系;
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后處理變量;
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優(yōu)化。
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