利用HFSS優(yōu)化法快速確定天線(xiàn)的相位中心

　　1.什么是天線(xiàn)相位中心

　　天線(xiàn)所輻射出的電磁波在離開(kāi)天線(xiàn)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(xiàn)的等效相位中心，如下圖(虛線(xiàn)表示該天線(xiàn)的等相位面，在離開(kāi)天線(xiàn)一定距離后，虛線(xiàn)近似為圓形(最外面一圈)，其圓心即為天線(xiàn)的等效相位中心)：

　　2.HFSS優(yōu)化法快速確定天線(xiàn)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(kāi)DesignProperties 對話(huà)框;

　　B.點(diǎn)擊AddVariable，顯示定義設計變量的屬性對話(huà)框，例如定義為“PhaseCenterZ”，變量類(lèi)型設定為“PostProcessing variable”，單位類(lèi)型“Length”，本例初值設為“1in”;

　　C.用Modeler>CoordinateSystem>Create>Relative CS>Offset 命令定義一個(gè)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(guò)程中可以通過(guò)變量改變坐標系定義，而無(wú)需重新求解模型。

　　(2)將相對坐標系用于遠場(chǎng)設置計算

　　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(shí)(通過(guò)改變變量PhaseCenterZ的值)，遠場(chǎng)量會(huì )重新計算，而無(wú)需重新仿真模型。

　　(3)設置優(yōu)化求解

　　A.添加一個(gè)優(yōu)化(Optimization)設置

　　B.點(diǎn)擊“SetupCalculations”按鈕，打開(kāi)計算表達式定義的對話(huà)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(chǎng)量rEPhi的峰峰連續角度。

　　· Geometry選擇前面定義的InfiniteSphere。

　　· 計算表達式為cang_deg(rEPhi)，本例中的天線(xiàn)在Phi=0平面是Phi極化(電場(chǎng)沿著(zhù)y軸)

　　C.點(diǎn)擊“RangeFunction”，選擇“Math”，函數選擇“pk2pk”，應用于整個(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)化設置對話(huà)框，選擇優(yōu)化條件“Condition”為“Minimize”;

　　· “Minimize/Maximize”只能用于單個(gè)計算量?jì)?yōu)化的情況

　　· 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

　　· 以上的限制意味著(zhù)“Minimize/Maximize”僅能在如下情況選擇：多個(gè)值的計算范圍內只能有一個(gè)掃描，并且在計算表達式中采用了范圍縮減函數

　　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(zhù)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(jìn)程圖。

　　(4)求解并查看結果

　　A.右鍵單擊Optimization設置，點(diǎn)擊“Analyze”，開(kāi)始優(yōu)化計算;

　　B.再次右鍵點(diǎn)擊，選擇“ViewAnalysis Result”，查看后分析對話(huà)框，選擇“Plot”，查看仿真進(jìn)程。從“Table”形式的結果中，能夠看到當Cost最小時(shí)的相位中心Z坐標值。

　　3.小結

　　HFSS優(yōu)化法快速確定天線(xiàn)的相位中心的操作流程總結如下：

　　步驟：

　　1、定義用后處理變量表示的相對坐標系;

　　2、遠場(chǎng)設置中采用已設好的相對坐標系;

　　3、設置一個(gè)優(yōu)化計算用以搜索相位中心;

　　4、求解優(yōu)化設置并查看相位中心的結果。

　　關(guān)鍵點(diǎn)：

　　1、相對坐標系;

　　2、后處理變量;

　　3、優(yōu)化。