[Tema-yes 6]

Добрый вечер!Имеются ли специалисты в моделировании антенн в cst? Необходимо исследовать входное сопротивление горизонтального диполя над идеально проводящей поверхностью, а затем в слоистых средах.

Здравствуй! В чем вопрос то? задача примитивна.

[sergeyshushkov 0]

Пытаюсь посчитать в CST простейшую антенну - четвертьволновый штырь. По расчетам получается слишком малая эффективность - Rad. effic. около -12 дБ, а Tot. effic вообще около -70 дБ. Вроде все задал правильно - Background - Normal, Boundaries - Open Space. Уважаемые спецы CST, подскажите пожалуйста в чем может быть дело.

[Tema-yes 6]

Пытаюсь посчитать в CST простейшую антенну - четвертьволновый штырь. По расчетам получается слишком малая эффективность - Rad. effic. около -12 дБ, а Tot. effic вообще около -70 дБ. Вроде все задал правильно - Background - Normal, Boundaries - Open Space. Уважаемые спецы CST, подскажите пожалуйста в чем может быть дело.

Какой КСВ на интересующей частоте?

 

Ну и скриншотики показывайте ;)

[ap___nemo 0]

Ребята, нужна помощь в примитиве. Задача на самом деле более сложная, но чтобы разобраться стараюсь решить более простой аналог. Можно ли в CST смоделировать прохождение волны через плоскопараллельную пластинку (это для простоты, аналог задачи в оптике). Понятно, надо задать плоскопараллельную пластинку, на входе нужно, чтобы источником выступала плоская волна. В результате необходимо получить частотные зависимости элементов матрицы рассеяния (по аналоги коэффициент прохождения и отражения). У меня получается задать плоскую волну, но вот как установить условно порты на которых производиться анализ, без них модулируется только временной импульс волны?. Может кто-нибудь сталкивался с таким примитивом. Заранее спасибо, буду очень благодарна если кто-нибудь поможет.

 

[sergeyshushkov 0]

Какой КСВ на интересующей частоте?

 

Ну и скриншотики показывайте ;)

 

Частота 433 МГц. Уже определил в чем дело - штырь запитывался через копланарную линию на плате (земля на плате выполняет роль противовеса), а волноводный порт ставится обычный, пока не знаю как поставить пор под копланарную линию. В результате очень большие потери прям на входе (от порта на плату). И КСВ при этом замечательное (около 1) - за счет потерь:-) Так что и не сразу определишь в чем дело. сделал запитывающую линию микрополосковой и антенна заработала). Так что извиняюсь за беспокойство). Но теперь возник другой вопрос - как в CST моделировать копланарную линию?

[Tema-yes 6]

Ребята, нужна помощь в примитиве. Задача на самом деле более сложная, но чтобы разобраться стараюсь решить более простой аналог. Можно ли в CST смоделировать прохождение волны через плоскопараллельную пластинку (это для простоты, аналог задачи в оптике). Понятно, надо задать плоскопараллельную пластинку, на входе нужно, чтобы источником выступала плоская волна. В результате необходимо получить частотные зависимости элементов матрицы рассеяния (по аналоги коэффициент прохождения и отражения). У меня получается задать плоскую волну, но вот как установить условно порты на которых производиться анализ, без них модулируется только временной импульс волны?. Может кто-нибудь сталкивался с таким примитивом. Заранее спасибо, буду очень благодарна если кто-нибудь поможет.

 

Может быть Вам подойдет следующее. При создании проекта выбираете Periodic structures -> FSS и у Вас создается так называемый канал Флоке (вроде это так в HFSS называют), т.е. 2 порта друг над другом и между ними вы можете чертить необходимую Вам структуру. Только учтите что в этом случае структура будет бесконечно периодична.

Я в дипломной работе таким образом исследовал частотно избирательные поверхности.

[Tema-yes 6]

Но теперь возник другой вопрос - как в CST моделировать копланарную линию?

Заинтересовался Вашим вопросом и в качестве саморазвития попробовал решить задачу, вот что вышло:

 

Полагаю Вы неверно задавали волноводный порт, проект прилагаю. ( CST 2015 SP1)

7.rar

 

Единственно какая-то белиберда происходит на 550 МГц, скорее всего ошибки меширования или еще что-то связанное с расчетом и точностью. А возможно что линия и в самом деле ведет себя как режекторный фильтр на этой частоте.

Изменено 18 октября, 2015 пользователем l1l1l1

[sergeyshushkov 0]

Почему-то у меня с ошибками открывается ваш проект. В том то и дело, что я не могу правильно задать порт для копланарной линии - не знаю как. Обычный волноводный порт рассчитывается под микрополосковую линию. На рисунках которые вы привели есть резонанс на сравнительно низкой частоте (несколько сотен МГц), но такого быть не должно. Если посчитать согласование в более широкой полосе, то наверняка будет еще больше резонансов. У микрополосковой линии с волноводными портами согласование очень широкополосное без всяких резонансов (до десятков ГГц и как минимум от десятков МГц).

 

При моделировании штыревой антенны возник еще один вопрос - как посмотреть поляризацию антенны. Со штырем все понятно - у него линейная поляризация, но если антенна будет иметь произвольную форму, как в CST узнать какая у нее поляризация?

[Tema-yes 6]

Почему-то у меня с ошибками открывается ваш проект. В том то и дело, что я не могу правильно задать порт для копланарной линии - не знаю как.

 

...

 

При моделировании штыревой антенны возник еще один вопрос - как посмотреть поляризацию антенны. Со штырем все понятно - у него линейная поляризация, но если антенна будет иметь произвольную форму, как в CST узнать какая у нее поляризация?

 

Наверное у Вас более старая версия CST, я выложил проект в 2015 SP1.

 

Порт я задавал как "МУЛЬТИПОРТ"

 

 

А конкретно у волноводного порта я точками указал где земля "1(1, -)" и где проводник "1(1, +)", первая "1" номер волноводного порта, вторая "1" (которая в скобках) - номер порта находящегося в первом волноводном порте, знак +/- как я понимаю значение начальной фазы (сдвиг 180 градусов между + и -).

 

Именно таким образом Antenna Magus создает порт на копланарной линии при расчете трансформатора с переходом от копланарной линии к микрополосковой.

 

Сейчас попробовал пересчитать в большей полосе, Вы правы, просматриваются еще резонансы, точно как фильтр себя ведёт.

 

Увеличение боковых экранов улучшило результат

 

Пробовал убирать нижнюю металлизацию, не помогло.

 

Вот ловите проект сгенерированный в Antenna Magus (трансформатор микрополосок - копланар, может поможет разобраться с заданием порта), по идее должен открыться в более старых версиях CST.

123.rar

 

Поляризацию можно определить по Farfield монитору, во вкладах axial ratio - коэффициент эллиптичности (покажет круговая или линейная поляризация) и в зависимости от положения антенны вкладки Ph и Theta показывают поля в разных поляризациях.

Можно еще создать монитор ближнего E поля и по направлению Е векторов в ближнем поле определить поляризацию.

Изменено 19 октября, 2015 пользователем Tema-yes

[sergeyshushkov 0]

Действительно, у меня стоит версия 2014 года. Последний файл открылся без проблем. Спасибо. Буду изучать мультипорт.

Не успел решить один вопрос, как возник другой))) - Иногда при моделировании получается совсем уж ерунда - у пассивных цепей возвратные потери больше нуля и т.д. Если смотреть баланс, то он близок к 1. Вопрос следующий - Баланс на расчетной частоте должен быть равен нулю? В чем может быть проблема, если баланс плохой? Попытался смоделирвоать печатную антенну - сначала получилось, решил уменьшить земляной полигон и посмотреть как это повлияет на характеристики антенны. Уменьшил плату (диэлектрик, металлизацию, 50-омную линию) и заодно пришлось передвинуть порт. После этого расчет начал проходить в несколько раз дольше, хотя область обсчитываемого пространства сильно уменьшилась. Возвратные потери как я и писал на некоторых частотах больше нуля, а баланс близок к 1.

 

Вот сам проект. Не могли бы вы посмотреть что там может быть не так.

Antenna_Printed_ILA.zip

[Tema-yes 6]

Вот сам проект. Не могли бы вы посмотреть что там может быть не так.

 

Попробовал посчитать F солвером, описанных Вами проблем не возникло.

Я вообще не люблю T солвер (использованный Вами), мне не нравится как он разбивает на сетку, с F как-то всё наглядней и понятней получается (если использовать Tetraheral mesh). Может я не прав и кто-нибудь пояснит почему.

 

Но антенна не согласованна.Я бы посоветовал Вам запитаться в точке подключения антенны дискретным портом, без реактивных элементов, так вы увидите истинный импеданс антенны, что поможет согласовать ее в дальнейшем.

 

Баланс в резонансе направляется к нулю. Советую Вам при возникновении таких вопросов пробовать моделировать простейшую антенну (например полуволновой диполь запитанный дискретным портом 75 ом) и смотерть поведение интересующих Вас показателей, будет наглядно и понятно.

 

А откуда взяли модель и размеры?

Изменено 23 октября, 2015 пользователем Tema-yes

[sergeyshushkov 0]

Промоделировал с помощью F-солвера. Что-то получилось - виден резонанс хоть и очень слабо выраженный. Но самое главное - очень F-солвер очень долго считает. Поэтому я и отдал предпочтение T-солверу. У меня расчет данной модели F-солвером занял не менее 11 часов (потом лег спать, поэтому не знаю когда закончился расчет). Адаптивное разбиение отключил и в ручную установил количество ячеек на длину волны - 20. Ячейки Hexahedral. У меня ноутбук (покупал 4 года назад), поэтому скорость расчета низкая, но тем неменее слишком долго. В чем может быть дело? Тип ячеек (Hexahedral, Tetrahedral), влияет на скорость моделирования?

 

Данная антенна - простейший согнутый монополь - ILA. В свое время пробовал изготовить ее на коленке - был кусок фольгированного текстолита, размеры которого и определили размеры антенны (вместе с противовесом). Скальпелем вырезал антенну и 50-омный проводник запитки, припаял SMA-разьем и по показаниям КСВ-метра подобрал согласование. Антенна как то работала. Так как под рукой не было никакого оборудования для измерения характеристик антенны, то исследовать ее не было возможности. Вот и возникла идея промоделировать антенну в CST - хочу посмотреть как влияет на характеристики антенны ширина проводника, зазор между проводником и землей, размеры земли и т.д.

 

Заменил ячейки на Tetrahedral и поставил адаптивное разбиение - расчет занял несколько минут! Неужели такая большая разница или опять глюк CST?

[l1l1l1 0]

...Заменил ячейки на Tetrahedral и поставил адаптивное разбиение - расчет занял несколько минут! Неужели такая большая разница или опять глюк CST?

вообще-то между тетраэдральным и гексаэдральным разбиением, между адаптивным и неадаптивным разбиением есть существенная разница, интересно посмотреть мэш в этих случаях и сравнить число гексаэдров и тетраэдров.

но скорее всего разница в их количестве не так велика, как во времени счета.

дело в том, что у вас мало ОЗУ в системе, и когда даже при небольшом относительно увеличении количества элементов мэша памяти начинает не хватать, программа начинает писать промежуточные результаты своих вычислений на жесткий диск, а это может привести к увеличению времени расчета и на порядок, и на два порядка, и более.

 

а что это за "опять глюк CST"? я что-то пропустил?

[Tema-yes 6]

Полагаю что предыдущий глюк имелся ввиду S11 параметр более 0 дБ.

 

У меня на работе под цели расчёта в CST тоже старенький ноут (ему тоже года 4 наверное), считаю F солвером с тетраидальным мэш разбиением, если количество ячеек менее 100 тыс., то он справляется, при необходимости быстрого перебора вариантов не использую адаптивный мэш, пересчитываю с адаптацией только финальный вариант. Точных результатов на таком железе быстро не добиться, но старт для толчка в производстве макета антенны получить можно и поведение модели и макета совпадают, при изменении физических параметров и цепей согласования.

 

Малый резонанс у Вас из-за того что антенна не попадает в 50 Ом, смотрите диаграмму Смитта, она более информативна чем график S11 в дБ.

Изменено 26 октября, 2015 пользователем Tema-yes

[l1l1l1 0]

Единственно какая-то белиберда происходит на 550 МГц, скорее всего ошибки меширования или еще что-то связанное с расчетом и точностью. А возможно что линия и в самом деле ведет себя как режекторный фильтр на этой частоте.

конечно же ваша линия ведет себя как режекторный фильтр, не только на этой частоте, но и на многих других, более высоких.

потому что это у вас не копланарная линия, а микрополосковая с двумя связанными прямоугольными резонатораии по обеим сторонам полоска.

у копланарной линии боковые полигоны должны быть заземлены.