利用HFSS優(yōu)化法快速確定天線的相位中心

　　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。

　　· Geometry選擇前面定義的InfiniteSphere。

　　· 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”;

　　· “Minimize/Maximize”只能用于單個計算量優(yōu)化的情況

　　· 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)

　　· 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(nèi)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(nèi);

　　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(jié)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(jié)果中，能夠看到當Cost最小時的相位中心Z坐標值。

　　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：

　　1、定義用后處理變量表示的相對坐標系;

　　2、遠場設置中采用已設好的相對坐標系;

　　3、設置一個優(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(jié)果。

　　關(guān)鍵點：

　　1、相對坐標系;

　　2、后處理變量;

　　3、優(yōu)化。