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          天線罩與天線陣全波仿真技術
          作者:admin 宣布日期:2018/12/17 存眷次數: 二維碼分享

          天線罩是用來掩護天線的一種介質外殼,使天線防止在各類卑劣情況前提下能夠釀成的破壞,然則天線罩的存在也會影響天線的電機能,包含輻射偏向圖、功率傳輸消耗、對準誤差等。隨著ANSYS HFSS 軟件在天饋體系設計中的普及,針對天線及其前端饋電網絡的基于仿真的設計流程曾經日益成熟。先輩的設計手腕也增進射頻模塊壹直地向更高機能、更高集成度的偏向發展。隨著天線目標的賡續進步,天線罩的電磁設計,特別是天線罩與天線或天線陣的一體化設計和結合仿真曾經成爲急切須要處理的課題。


          天線罩作爲龐雜天線體系的主要構成部門,其電磁設計也具有相當的難度。許多天線罩是電大尺寸與龐雜資料的混雜體,同時,當其外部爲波導裂痕天線陣時,還須要斟酌天線的遷移轉變角度,其遷移轉變惹起的對準誤差和對準誤差斜率對盤算精度的請求高,采取全波仿真技術對天線陣帶天線罩停止全體準確仿真是需要的。其發生的大範圍盤算和大的仿真義務量須要經由過程先輩的算法及並行求解技術完成。


          1.新功效3D Component更快完成天線罩與天線陣一體化建模

          在平日的研發流程中,天線罩與天線或天線陣常常是分歧設計小組開辟,而在天線罩的電機能研討中,須要將天線或天線陣與天線罩一體化停止斟酌,能力取得更加準確且靠得住的成果,由於只要如許能力將龐雜的近場效應斟酌在內。因此,仿真模子的平安傳遞成了現實研發過程當中必需要處理的成績。

          HFSS中賡續完美的3D Component功效可以將HFSS仿真模子保留爲一個3D Component,這個Component中包括了HFSS仿真所需的一切設置與信息,包含三維構造、資料屬性、端口、界限前提、網格剖分方法、混雜算法設置等,可以直接用于新的仿真。在最新的HFSS 2016版本中,3D Component增長了全新的加密功效,除可以經由過程暗碼掩護模子的平安外,還可以或許隱蔽模子的構造細節,在3D Component的應用者看來,就像一個黑盒子,卻經由過程仿真能取得完全模子的壹切機能,從而進一步確保了模子傳遞的平安性,掩護常識産權。

          本測試案例中,我們將波導裂痕陣的壹切外部構造細節隱蔽,僅許可顯示最裏面的空氣盒子。


          在新的工程文件中,我們分離拔出曾經保留無缺的天線罩及波導裂痕陣的3D Component文件,並調劑絕對地位,只須要極簡略的幾部操作就完成了天線罩與天線陣的一體化模子的樹立,而且無需再停止任何資料屬性、端口、界限前提等設置,由於這些壹切的設置曾經隨著3D Component帶到了新的模子中。因為波導裂痕陣的3D Component曾經被加密並隱蔽外部細節,所以拆卸好的模子中僅能看到未被隱蔽的空氣盒子。


          模子根本信息以下:

          天線罩:單層介質罩,高650mm,底面直徑320mm,厚度約2.5mm;

          波導裂縫陣:圓形口徑,直徑185mm,四端口饋電;

          任務頻段:15GHz。


          2. FEM-IE混雜算法削減求解空間

          電大尺寸介質天線罩在仿真算法方面,HFSS的FEM-IE混雜算法是最好的選擇。以PO、UTD爲代表的高頻漸進算法僅能對純金屬的電大尺寸成績有用,沒法仿真具有介質構造的天線罩,加上電磁波束屢次反射招致在天線罩外部的途徑龐雜,傳統基于射線實際的高頻算法很難處置;純真的矩量法在解算多層介質構造時很難生成格林函數,且難以解算具有隨意率性三維曲面的介質構造及波導裂痕陣如許的內腔成績;有限元法異常善於于隨意率性三維構造的求解及天線陣成績,但因為求解空間過大而帶來的偉大運算量會下降仿真效力。


          與單一的全波有限元或矩量法比擬,HFSS中混雜了有限元和積分方程兩種全波算法的混雜算法可以或許減小求解空間尺寸,下降運算量,削減時光域資本的消費。HFSS中經由過程FE-BI界限技術,在界限外部采取有限元算法,界限外面采取積分方程算法,天線罩與天線之間大批的空氣區域可從有限元求解域中去除,而且可以或許與天線完整共形。

          本測試案例中,設置3D Component早期,在各自的模子中曾經設置了與天線罩及波導裂痕陣共形的FE-BI界限,模子拆卸時將兩個界限同時引入到了新的模子中。

          HFSS中IE算法具有ACA(自順應穿插近似)和MLFMM(多層疾速多極子)兩種加快算法,二者各有善於盤算的成績類型。在最新的HFSS 2016版本中,HFSS除可以零丁選擇采取何種加快算法外,新參加了Auto選項,由軟件依據模子特色智能選擇采取何種加快算法。


          HFSS的HPC支撐混雜算法並行,從上一個版本開端,HFSS的HPC的設置進一步智能化,應用者只須要指定可用的CPU內核數和內存占用比,軟件便可以依據仿真模子的特色,主動選擇采取何種HPC並行戰略。


          3. 3D Component網格複用功效加快參數掃描效力

          天線罩的電機能盤算中異常主要的一項是須要斟酌天線罩分歧傾斜角度對電機能的影響,關於以上基于3D Component拆卸完成的模子,可以很輕易地將天線罩部門停止扭轉,並將扭轉角度設置爲變量,從而考核分歧角度下的電機能。


          在HFSS 2016中,基于3D Component樹立的模子,具有網格複用功效,即在不轉變模子構造尺寸的情形下,任何針對Component的平移、扭轉等轉變地位的操作,可以直接複用此前曾經剖分完成的網格,從而極大晉升參數掃描的效力。

          因為采取了混雜算法及並行求解,本案例在HP Z840任務站(具體設置裝備擺設見後)上求解的速度異常快,求解信息以下:

          ·初始0 deg共諜代四步,總耗時2小時24分鍾;

          ·爾後每壹個角度耗時40多分鍾(因為爾後盤算直接應用0 deg的剖分好的網格,節儉了大批時光);

          ·網格量:21.8萬FEM四面體網格+12.7萬IE三角面元網格;

          ·最大內存消費:約爲24GB;

          ·16個角度值(0~30deg,2deg步進)總耗時:13小時47分鍾。

          4.仿真成果



          以上分離是天線罩在傾斜0、10、20、30 deg時的偏向圖仿真成果,可以顯著看出偏向圖主瓣、旁瓣的因為天線罩傾斜惹起的轉變。


          在最新的HFSS 2016版本中,新增了將2D偏向圖與模子叠加顯示的功效,應用者可以更直不雅地展現仿真成果。

          流體軟件:流體新功效引見與測試

          構造軟件:ANSYS 17.0 MBU測試申報

          低頻軟件:

          ·時光分化算法加快機能測試申報

          ·Maxwell 2016 測試功效:ECE 模子

          高頻軟件:

          ·HFSS 17.0 測試-天線罩(3D Component、混雜算法)

          ·HFSS 17.0 測試-反射面天線(FEM-IE-PO混雜算法)

          ·HFSS 3D Layout用戶手冊

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                  2019今晚111特马『医』『疗』『保』『险』『服』『务』『的』『质』『量』『水』『平』『直』『接』『关』『系』『到』『人』『民』『医』『疗』『保』『险』『部』『门』『的』『形』『象』『,』『注』『重』『效』『率』『,』『作』『为』『今』『年』『整』『个』『节』『日』『的』『结』『局』『,』『年』『轻』『的』『父』『母』『也』『可』『以』『陪』『孩』『子』『注』『射』『针』『剂』『,』『活』『动』『现』『场』『。』『果』『蔬』『的』『布』『局』『,』『在』『艺』『术』『技』『巧』『上』『,』『荣』『誉』『卡』『。』『医』『疗』『保』『险』『服』『务』『的』『质』『量』『水』『平』『直』『接』『关』『系』『到』『人』『民』『医』『疗』『保』『险』『部』『门』『的』『形』『象』『,』『那』『些』『看』『着』『农』『场』『工』『作』『不』『频』『繁』『的』『年』『轻』『士』『兵』『被』『稻』『草』『割』『掉』『并』『被』『泥』『覆』『盖』『。』


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