CST MWS 培训教程－中级 01－电大天线及RCS

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1、1 12004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-CST MICROWAVE STUDIO 培训教程培训教程5CST China2011年CST电大天线及RCS报告会2011年11月3日西安2 22004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-CST MWS 培训教程培训教程中级教程中级教程01电大天线及电大天线及RCS专题专题（v1.1）3 32004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-目目 次次p

2、概述概述p 电大天线实例展示电大天线实例展示p 电大电大RCSRCS实例展示实例展示p 电大天线仿真全过程演示电大天线仿真全过程演示p 电大电大RCSRCS仿真全过程演示仿真全过程演示p 电磁仿真技巧汇总电磁仿真技巧汇总4 42004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-目目 次次p 概述概述p 电大天线实例展示电大天线实例展示p 电大电大RCSRCS实例展示实例展示p 电大天线仿真全过程演示电大天线仿真全过程演示p 电大电大RCSRCS仿真全过程演示仿真全过程演示p 电磁仿真技巧汇总电磁仿真技巧汇总5 52004.11.11 电

3、大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-CST MWS 培训教程培训教程概概 述述6 62004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-概述概述电大：电大：100个入数值方法目前在32位机器上的上限数值方法：数值方法：FIT(FDTD)、FEM、MoM 低频方法数值方法的特点：数值方法的特点：直接maxwell求解，精确，全空间，但速度慢高频近似方法：高频近似方法：物理光学(PO)、一致性绕射理论(UTD)高频近似方法的特点：高频近似方法的特点：近场结果差，通常仅对纯金属的结构简单的物体

4、有效7 72004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-数值方法比较数值方法比较32位机：位机：FIT可算8M网格（2GB RAM），一般小于8小时；FEM只能计算20万网格，需两天64位机：位机：目前最多16CPU、128GB RAM，对目前来说，可算的网格点数超过4亿点，注意：可算并不意味着计算速度的加快，而仍是FIT线性，FEM二次方例如例如 ：对于有限元方法，如果10 万个网格点需要10 小时CPU，则100 万点则需1000 小时！8 82004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shan

5、ghai-www.cst-仿真环境仿真环境现本公司所使用的仿真计算机配置如下以下所有仿真时间均按此机型给出lDell Dimension 4600 w/HT n-series(VID)DesktoplP4 2.8GHz(HT)CPUl2GB SDRAMlWindows XP Professional9 92004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-目目 次次p 概述概述p 电大天线实例展示电大天线实例展示p 电大电大RCSRCS实例展示实例展示p 电大天线仿真全过程演示电大天线仿真全过程演示p 电大电大RCSRCS仿真全过程演示

6、仿真全过程演示p 电磁仿真技巧汇总电磁仿真技巧汇总10102004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-CST MWS 培训教程培训教程电大天线实例展示电大天线实例展示11112004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-各类天线（各类天线（1 1）波导裂缝天线波导裂缝天线微带天线阵微带天线阵平板裂缝天线阵平板裂缝天线阵微带天线阵微带天线阵抛物面天线抛物面天线12122004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.

7、cst-各类天线（各类天线（2 2）弹载八木天线弹载八木天线弹载遥测天线弹载遥测天线13132004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-各类天线（各类天线（3 3）机载天线机载天线14142004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-各类天线（各类天线（4 4）舰船天线舰船天线TEM暗室暗室Vivaldi宽带天线宽带天线15152004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-各类天线（各类天线（5 5）卫

8、星天线卫星天线仿真细节仿真细节16162004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-各类天线（各类天线（5 5）分形天线分形天线头盔天线头盔天线17172004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-标准标准RCSRCS测试测试 NASANASA18182004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-标准标准RCSRCS定义角锥定义角锥19192004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST C

9、hina-Shanghai-www.cst-整机整机RCSRCS仿真仿真20202004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-相阵天线相阵天线RCSRCS21212004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-波导开槽天线波导开槽天线模型结构图模型结构图3D3D方向图方向图各向尺寸：各向尺寸：330.51网格点数：网格点数：244,766计算时间：计算时间：3030 m2D2D方向图方向图统计数据统计数据 50个裂缝个裂缝频带频带812 G22222004.11.11

10、电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图23232004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D3D方向图方向图 24242004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D2D方向图方向图 25252004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-平面微带天线平面微带天线模型结构图模型结构图3D3D方向图方向图各向尺寸：各向尺寸：183.5

11、0.35网格点数：网格点数：722,304计算时间：计算时间：4 h2D2D方向图方向图统计数据统计数据 244个辐射单元个辐射单元频带频带58 G26262004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图27272004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D3D方向图方向图28282004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D2D方向图方向图 29292004.11.11 电大报

12、告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-开槽天线阵开槽天线阵模型结构图模型结构图仿真方向图（仿真方向图（2D2D）各向尺寸：各向尺寸：19.510.51网格点数：网格点数：9,851,010计算时间：计算时间：35 h（一天半）测试方向图（测试方向图（2D2D）统计数据统计数据326个裂缝个裂缝频带频带1520 G30302004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图31312004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-w

13、ww.cst-2D2D计算计算方向图方向图32322004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D2D测试测试方向图方向图33332004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-结果比较结果比较34342004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-微带天线阵微带天线阵模型结构图模型结构图3D3D方向图方向图各向尺寸：各向尺寸：12121网格点数：网格点数：720,792计算时间：计算时间：3.5 h2D2

14、D方向图方向图统计数据统计数据1010 单元单元频率频率1540 G35352004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图36362004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D3D方向图方向图37372004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D2D方向图方向图38382004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-

15、抛物面天线抛物面天线模型结构图模型结构图3D3D方向图方向图各向尺寸：各向尺寸：406666网格点数：网格点数：7,241,040计算时间：计算时间：2.5 h2D2D方向图方向图统计数据统计数据频率频率2.5 G39392004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图长度长度8 m(66.7)观察频率观察频率2.5 G 120 mm40402004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D3D方向图方向图41412004.11.11 电大报告会西安

16、站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D2D方向图方向图42422004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-飞行器八木天线飞行器八木天线模型结构图模型结构图3D3D计算计算方向图方向图各向尺寸：各向尺寸：14714网格点数：网格点数：728，248计算时间：计算时间：12 m2D2D计算计算方向图方向图统计数据统计数据频率频率35 G频带频带35 G43432004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3 3D D结构结构444

17、42004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3 3D D方向图方向图45452004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D2D方向图方向图46462004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-弹体弹体天线天线模型结构图模型结构图单元天线方向图单元天线方向图各向尺寸：各向尺寸：1022网格点数：网格点数：1,205,936计算时间：计算时间：13 m同相阵列方向图同相阵列方向图统计数据统计数据频带频

18、带23 G47472004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图背部镜像天线背部镜像天线构成天线阵构成天线阵48482004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D3D方向图单元天线方向图单元天线49492004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D3D方向图同相天线阵方向图同相天线阵50502004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shangh

19、ai-www.cst-3D3D方向图反相天线阵方向图反相天线阵51512004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-飞机天线飞机天线模型结构图模型结构图3D3D方向图方向图各向尺寸：各向尺寸：1363584网格点数：网格点数：7,502,950计算时间：计算时间：0.5 h2D2D方向图方向图统计数据统计数据频率频率3 G52522004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图53532004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST C

20、hina-Shanghai-www.cst-3D3D方向图方向图54542004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D2D方向图方向图55552004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-MWEE 2000-MWEE 2000-BenchmarkBenchmark Vivaldi-AntennaVivaldi-AntennaCurrent-Distributionat 10 GHzS-Parameter in dB01020f/GHzfrq-range:0-10

21、GHzCpu-time:15 MinutesPentium 2-450 MHzHFSS:2 h 2356562004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-A Ka-band Planar Printed Antipodal Linearly-tapered Slot AntennaMicrowave Journal,July 2001 By Meng-Chung Tsai and Huey-Ru Chuang Vivaldi Antenna Study 1/3Comparison to FEM and Measured Resul

22、ts57572004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-MWS Red LineMeasured Blue LineMWS side lobe accuracyNote the shoulder accuracy.Vivaldi Antenna Study 2/3Comparison to FEM and Measured Results58582004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-“The total computing time(HFSS FEM)is

23、about 9 hours,including 18 iterations at 30 GHz,.The computing platform is a Pentium-III 600 PC with 1GB RAM.”The total computing time in CST Microwave Studio(FITD)is 34 minutes.The computing platform is a Pentium-III 700 PC with 256 MB RAM.Solver Statistics:Number of meshnodes:125400 Number of proc

24、essors used:1 Mesh generation time:25 s Solver time:2017 s -Total time:2042 s (=0 h,34 m,2 s)With CST Microwave Studio,you receive the highest accuracy in the shortest amount of time!Vivaldi Antenna Study 3/3Comparison to FEM and Measured Results59592004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www

25、.cst-宽带天线宽带天线模型结构图模型结构图3D 3D 方向图方向图各向尺寸：各向尺寸：124网格点数：网格点数：563,013计算时间：计算时间：15 m2D 2D 方向图方向图统计数据统计数据频带频带015 G60602004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图61612004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D 3D 方向图方向图62622004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-w

26、ww.cst-2D 2D 方向图方向图63632004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-VSWRVSWR64642004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-舰船天线舰船天线模型结构图模型结构图3D 3D 方向图方向图各向尺寸：各向尺寸：110.5网格点数：网格点数：1,071,840计算时间：计算时间：12 m2D 2D 方向图方向图统计数据统计数据频带频带0150 M65652004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shang

27、hai-www.cst-模型结构图模型结构图66662004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D 3D 方向图方向图67672004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D 2D 方向图方向图68682004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-GTEMGTEM室室模型结构图模型结构图同轴线馈电端同轴线馈电端各向尺寸：各向尺寸：444198144应用频率外推技术！应用频率外推技术！网格点数：网格点

28、数：6,841,260计算时间：计算时间：30 m幅频曲线幅频曲线EyEy统计数据统计数据频带频带020 G012345674.884.894.94.914.924.934.944.954.964.97 Frequency(GHz)Magnitude(V/m)Ey(Coordinate Re-transformation)69692004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-立体图立体图70702004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-后视图后视图71712004

29、.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-同轴线馈电端同轴线馈电端 72722004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-ProbeProbe设置设置73732004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-幅频曲线幅频曲线EyEy012345674.884.894.94.914.924.934.944.954.964.97 Frequency(GHz)Magnitude(V/m)Ey(Coordinate Re

30、-transformation)74742004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-分形天线分形天线电流分布远场75752004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-分形天线分形天线76762004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-分形天线分形天线77772004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-头盔超高频天线及其辐射头盔超高频天线

31、及其辐射SARSARNaval Post Graduate School Dept of Electrical Engineering,Monterey,CA美国海军研究生院 电子工程系 加州Monterey78782004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-头盔超高频天线及其辐射头盔超高频天线及其辐射SARSAR79792004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-头盔超高频天线：头盔超高频天线：VSWRVSWR及方向图及方向图80802004.11.11 电大报

32、告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-目目 次次p 概述概述p 电大天线实例展示电大天线实例展示p 电大电大RCSRCS实例展示实例展示p 电大天线仿真全过程演示电大天线仿真全过程演示p 电大电大RCSRCS仿真全过程演示仿真全过程演示p 电磁仿真技巧汇总电磁仿真技巧汇总81812004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-CST MWS 培训教程培训教程电大电大RCS实例展示实例展示82822004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-w

33、ww.cst-RCSRCS的基本概念的基本概念雷达能检测、跟踪和识别目标，是因为存在回波信号雷达能检测、跟踪和识别目标，是因为存在回波信号回波信号反映出目标的特性，可归纳为一个有效面积即回波信号反映出目标的特性，可归纳为一个有效面积即雷达截面积（雷达截面积（RCSRCS）RCSRCS的定义：的定义：式中，式中，E E0 0是照射到目标处的入射电场强度是照射到目标处的入射电场强度E Es s是雷达所在处的散射波的电场强度是雷达所在处的散射波的电场强度通常我们只关心后向散射（反射回波源方向的能量），即后向通常我们只关心后向散射（反射回波源方向的能量），即后向RCSRCS20224limEERsR8

34、3832004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-标准：标准：RCS BenchmarkRCS Benchmark(NASA Ames Research CenterNASA Ames Research Center)模型结构图模型结构图BenchmarkBenchmark各向尺寸：各向尺寸：214.54.5网格点数：网格点数：8,080,884计算时间：计算时间：4 h仿真结果对比仿真结果对比仿真结果统计仿真结果统计84842004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.c

35、st-模型结构图模型结构图圆锥高圆锥高605 mm半径半径75 mm观察频率观察频率9G33.3 mm85852004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-平面波设置平面波设置86862004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-Benchmark Benchmark 仿真与测试结果仿真与测试结果实线为测试结果实线为测试结果虚线为作者所编软件仿真结果虚线为作者所编软件仿真结果87872004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shang

36、hai-www.cst-结果对比结果对比后向后向RCS(H)(RCS(H)()-180-170-160-100测试值测试值(dB)(dB)-35-44-52-15作者仿真值作者仿真值(dB)(dB)-33-50-54-15MWSMWS仿真值仿真值(dB)(dB)-35.72-42.94-49.99-14.7688882004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-教程：角反射体的教程：角反射体的RCSRCS要求：计算角反射体的后向要求：计算角反射体的后向RCSRCS尺寸：边长均为尺寸：边长均为50mm50mm，壁厚，壁厚2mm2mm

37、频率：频率：10GHz10GHz模型结构图模型结构图全向全向RCSRCS后向后向RCSRCS理论值理论值-11.8 dBsm仿真值仿真值-12.3 dBsm89892004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-建模前设置建模前设置因相关设置前面已详细叙述过，故此处不再赘述因相关设置前面已详细叙述过，故此处不再赘述建模前设置步骤：建模前设置步骤：1.1.开始新项目开始新项目2.2.选择选择Antenna(in Free Space,waveguide)模板模板3.3.设置工作平面为（设置工作平面为（100100，1010，1010）

38、4.4.单位（单位（mmmm，GHzGHz）不作改变）不作改变5.5.背景材料（背景材料（NormalNormal）不作改变）不作改变90902004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-创建方块创建方块选中立方体工具，选中立方体工具，直接按直接按ESCESC键，在弹出窗口中输入以下数据并确定键，在弹出窗口中输入以下数据并确定Xmin=Ymin=Zmin=0,Xmax=Ymax=Zmax=50,Layer=PECXmin=Ymin=Zmin=0,Xmax=Ymax=Zmax=50,Layer=PEC一个边长为一个边长为50mm50

39、mm的的PECPEC正方体便创建完毕正方体便创建完毕91912004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-移动工作坐标系移动工作坐标系1.1.依次选取正方体的三个顶点依次选取正方体的三个顶点2.2.点击点击 将将WCS的的UV面与此面与此 三点确定的平面对齐三点确定的平面对齐为了使用为了使用UVUV刀来切割物体，得先移动工作坐标系刀来切割物体，得先移动工作坐标系UVUV刀：将被选物体沿刀：将被选物体沿UVUV平面一分为二平面一分为二92922004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai

40、-www.cst-切割切割2.2.执行主菜单命令执行主菜单命令 Objects-Slice by UV Plane 用用UVUV平面将其切割为两个物体平面将其切割为两个物体1.1.双击主视图中物体双击主视图中物体 或单击或单击NTNT相应项目相应项目 将其选中将其选中3.3.选择其中较大的一块选择其中较大的一块 按按DelDel键，将其删除键，将其删除 仅余下一个四面体仅余下一个四面体UV刀刀删除删除93932004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-成型成型3.3.执行主菜单命令执行主菜单命令 Objects-Shell So

41、lid or Thicken Sheet 选择选择DirectionOutside，输入，输入Thickness21.1.选取四面体的斜面选取四面体的斜面2.2.选中四面体选中四面体4.4.确定，建模完成确定，建模完成！使用去壳工具，可很方便的一步成型使用去壳工具，可很方便的一步成型94942004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-建模后设置建模后设置1.1.设置频率范围为设置频率范围为0 013GHz13GHz2.2.边界条件（边界条件（Boundary ConditionBoundary Condition）不做改变（均为

42、）不做改变（均为Open(add space)Open(add space)边界）边界）3.3.设置一个设置一个10G 10G 的的 Farfield/RCS Farfield/RCS 监视器监视器用用TEM波激励时波激励时下频可设置为下频可设置为0上频为待求频率上频为待求频率的的1.31.3倍倍注：激励为平面波注：激励为平面波时，时，Farfield/RCS 监视器得出的就是监视器得出的就是RCS方向图方向图95952004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-设置平面波设置平面波RCSRCS问题的激励均为平面波问题的激励均为平

43、面波选择主菜单选择主菜单 Solve-Plane WaveSolve-Plane Wave，弹出平面波设置窗口，弹出平面波设置窗口设置传播方向为设置传播方向为(-1,-1,-1)(-1,-1,-1)（轴线方向入射），电场矢径为（轴线方向入射），电场矢径为(0.5,0.5,-1)(0.5,0.5,-1)传播方向传播方向电场矢径电场矢径96962004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-设置求解器设置求解器选择主菜单选择主菜单 Solve-Transient SolverSolve-Transient Solver采用缺省设置，直接

44、启动仿真采用缺省设置，直接启动仿真激励源激励源为平面波为平面波97972004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-仿真结果全向仿真结果全向RCSRCS选择选择 NT-farfields-farfield(f=10)pwNT-farfields-farfield(f=10)pw，观察全向，观察全向RCSRCS后向后向RCSRCS可以通过观察相应的二维切面得到可以通过观察相应的二维切面得到后向后向RCSRCS为为入射波反方向入射波反方向98982004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shangha

45、i-www.cst-仿真结果设置观察面仿真结果设置观察面双击远场主视图，弹出远场视图设置窗口双击远场主视图，弹出远场视图设置窗口请选择请选择 Plot type Plot type 框中的框中的 Polar Polar并选择并选择 Vary/Angle step width Vary/Angle step width 框中的框中的 ThetaTheta，在，在 Phi Phi 栏中输入栏中输入4545，点击，点击OkOk观察观察PhiPhi为为4545平面的平面的RCSRCS99992004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-仿

46、真结果后向仿真结果后向RCSRCS观察主视图中的二维方向图，其主瓣和副瓣分别表征了前向和后向观察主视图中的二维方向图，其主瓣和副瓣分别表征了前向和后向RCSRCS将主瓣增益减去旁瓣抑制度，即可得后向将主瓣增益减去旁瓣抑制度，即可得后向RCSRCS(-10.0)(-10.0)(-2.3)(-2.3)-12.3 dBsm-12.3 dBsm后向后向RCSRCS前向前向RCSRCS注：本例较特殊，故后向注：本例较特殊，故后向RCSRCS可方便得出，一般的，可选择可方便得出，一般的，可选择File-Export-Plot Data(ASCII)File-Export-Plot Data(ASCII)，

47、在导出文件中查看特定角度的，在导出文件中查看特定角度的RCSRCS1001002004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-理论值理论值角反射体入射沿对称轴入射的角反射体入射沿对称轴入射的RCSRCS理论值为理论值为其中，其中，为有效面积为有效面积224effARCS 本例角反射体的直角边长为本例角反射体的直角边长为0.05m0.05m，对，对10GHz10GHz的观察频率，波长为的观察频率，波长为0.03m0.03m代入公式，算得代入公式，算得effA对直角边长为对直角边长为a a的直角正角反射体，斜面的等边三角形边长为的直角正

48、角反射体，斜面的等边三角形边长为 ，斜面面积（有效面积）为斜面面积（有效面积）为 ，则，则a2223a243aRCS dBsmmRCS84.1106545.021011012004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-结论结论从上表可以看出，仿真值与理论值的误差仅为从上表可以看出，仿真值与理论值的误差仅为4 4经过收敛性分析，误差还可进一步减小经过收敛性分析，误差还可进一步减小此经典散射体的仿真结果，证明了此经典散射体的仿真结果，证明了MWSMWS对对RCSRCS仿真的准确性和有效性仿真的准确性和有效性理论值理论值-11.8 dB

49、sm仿真值仿真值-12.3 dBsm误差误差41021022004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-飞机飞机RCSRCS模型结构图模型结构图3D 3D 散射方向图散射方向图各向尺寸：各向尺寸：1363584网格点数：网格点数：8,516,130计算时间：计算时间：0.5 h2D 2D 散射方向图散射方向图仿真结果统计仿真结果统计频率频率3 G1031032004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-模型结构图模型结构图机腹机腹介质涂敷介质涂敷1041042004.

50、11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D 3D 散射方向图散射方向图1051052004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D 2D 散射方向图散射方向图后向后向RCSRCS1061062004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-目目 次次p 概述概述p 电大天线实例展示电大天线实例展示p 电大电大RCSRCS实例展示实例展示p 电大天线仿真全过程演示电大天线仿真全过程演示p 电大电大RCSRCS仿

51、真全过程演示仿真全过程演示p 电磁仿真技巧汇总电磁仿真技巧汇总1071072004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-CST MWS 培训教程培训教程电大天线仿真全过程演示电大天线仿真全过程演示1081082004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-卫星上天线布局优化卫星上天线布局优化天线单元结构图天线单元结构图卫星结构图卫星结构图各向尺寸：各向尺寸：151326网格点数：网格点数：7,132,392计算时间：计算时间：3.5 h完整卫星结构图完整卫星结构图仿真结

52、果统计（平板卫星）仿真结果统计（平板卫星）1091092004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-单元天线技术要求单元天线技术要求单元天线：单元天线：/4同轴线馈电的双臂背射螺旋天线技术要求：技术要求：俯仰角1度的范围大于G1 dB俯仰角2度范围内大于G2 dB初始数据：初始数据：对方提供优化变量：优化变量：螺旋直径、螺距优化区间：优化区间：对方提供1101102004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-初始单元天线初始单元天线初始天线严格按照初始天线严格按照初始

53、数据建模初始数据建模1111112004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-网格剖分错误网格剖分错误死机：死机：设置好频率后，剖分网格时死机，WhyWhy？检查：检查：因螺旋线是嵌入在介质棒中，在建模时，将介质棒和螺旋线进行了插入操作，使得介质棒的结构非常零碎，造成网格剖分非常困难，需要很长的时间，出现假死机现象技巧：技巧：在CST MWS中，PEC和介质重迭时，可以不用进行插入操作，系统默认PEC的优先级最高解决：解决：将插入操作去掉，再重新设置频率，一切恢复正常1121122004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安

54、站 CST China-Shanghai-www.cst- 内部端口内部端口MWS 5.0新增加了内部端口内部端口的功能此问题中，同轴线的长度对问题的影响不大将同轴线缩短，将端口设置在同轴线内部可以减少网格数量，加快仿真速度2D2D方向图叠加显示方向图叠加显示1131132004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-螺旋线修改螺旋线修改实际：实际：螺旋线截面为直径1mm的圆修正：修正：将截面改为22mm2的矩形目的：目的：加快收敛，避免出现坏点60点入收敛点入收敛25点入收敛点入收敛V.S.1141142004.11.11 电大报

55、告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-天线单元结构图天线单元结构图1151152004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-天线单元收敛性分析天线单元收敛性分析收敛性分析：收敛性分析：精细的结构需要精细的网格 2020点入点入2525点入点入2525点入点入1161162004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-天线单元优化天线单元优化要求：要求：希望得到半空间全向天线优化：优化：增益最小(Results-Template

56、 Based Postprocessing)优化优化1171172004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-卫星天线技术要求卫星天线技术要求优化变量：根据星体方向图优化天线的低仰角覆盖性能优化变量：根据星体方向图优化天线的低仰角覆盖性能技术要求：俯仰角技术要求：俯仰角11度的范围大于度的范围大于G3 dBG3 dB俯仰角俯仰角22度范围内大于度范围内大于G4 dBG4 dB初始数据：对方提供初始数据：对方提供优化变量：天线架高、水平位置和倾角优化变量：天线架高、水平位置和倾角优化区间：对方提供优化区间：对方提供118118200

57、4.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-下接金属板下接金属板下接下接0.5m0.5m2 2金属板金属板下接下接1m1m2 2金属板金属板与实测结果对比吻合与实测结果对比吻合1191192004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-局部网格加密局部网格加密根据前面的收敛结果（根据前面的收敛结果（2525点入），确定螺旋线的最大分辨网格点入），确定螺旋线的最大分辨网格再采用局部加密，用最少的网格数得到精确的结果再采用局部加密，用最少的网格数得到精确的结果达到速度和精度的最

58、优达到速度和精度的最优1201202004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-天线单元无限大地平面天线单元无限大地平面下接下接1m1m2 2金属板金属板6,047,612点 下接无限大电边界下接无限大电边界294,120点1211212004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-卫星结构图卫星结构图1221222004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-平板卫星（一）平板卫星（一）1231232004

59、.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-平板卫星（二）平板卫星（二）1241242004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-局部网格加密局部网格加密1251252004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-平板卫星平板卫星 V.S.V.S.完整星体完整星体平平板板卫卫星星完完整整星星体体PhiPhi180180PhiPhi135135 1261262004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 C

60、ST China-Shanghai-www.cst-完整卫星结构图完整卫星结构图星体星体m见方见方帆板每侧长帆板每侧长m总长度总长度14m频率：频率：23GHz1271272004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-帆板逐步逼近帆板逐步逼近逐步增加帆板数量逐步增加帆板数量观察其影响观察其影响证实用平板卫星仿真的可行性证实用平板卫星仿真的可行性1281282004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-VBAVBA统计分析程序界面统计分析程序界面Theta变化范围变化范

61、围Phi变化范围变化范围频率和频率和极化选择极化选择各区域的各区域的统计结果统计结果1291292004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-VBAVBA统计分析程序内容统计分析程序内容利用CST MWS内置的VBA编译器可以很轻松的编制出远场辐射性能统计分析程序在此模型中，运行此VBA，一次就可全部得出各个区域的l平均增益l不满足增益门限值的角度范围l不满足门限值的角度位置及均方差l最小增益及位置l在此程序的辅助下，可以很容易的得出最佳天线布局最佳天线布局1301302004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST

62、 China-Shanghai-www.cst-目目 次次p 概述概述p 电大天线实例展示电大天线实例展示p 电大电大RCSRCS实例展示实例展示p 电大天线仿真全过程演示电大天线仿真全过程演示p 电大电大RCSRCS仿真全过程演示仿真全过程演示p 电磁仿真技巧汇总电磁仿真技巧汇总1311312004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-CST MWS 培训教程培训教程电大电大RCS仿真全过程演示仿真全过程演示1321322004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-

63、相控阵天线相控阵天线RCSRCS模型结构图模型结构图3D3D散射方向图散射方向图各向尺寸：各向尺寸：35.5340.3网格点数：网格点数：4325650计算时间：计算时间：2 24 h2D2D散射方向图散射方向图仿真结果统计仿真结果统计1000个三角个三角频带频带517 G1331332004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-缩小模型分析错误缩小模型分析错误1/81/8结构结构1/41/4结构结构1/21/2结构（下）结构（下）1/21/2结构（上）结构（上）1341342004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站

64、CST China-Shanghai-www.cst-缩小模型分析正确缩小模型分析正确1/51/5结构结构2/52/5结构结构3/53/5结构结构4/54/5结构结构1351352004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-贴片厚度分析贴片厚度分析此模型的三角阵厚度为0.2mm，使得最小网格亦减小为0.2mm，极大的增加了仿真时间。因所求频率的波长为数十mm，将三角阵厚度增加到1mm，理应对结果影响不大。现用1/5尺寸的模型来验证此猜想。从上可以看出，厚度在/10范围内变化，对后向RCS不会造成实际性的影响。故以后我们均采用1mm

65、厚的三角阵来仿真计算，以加快仿真速度。厚度厚度 (mm)(mm)0.0350.21后向后向 RCS(dBRCS(dB)-14.81-15.01-15.281361362004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-完整模型结构图完整模型结构图1371372004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-平面波设置平面波设置1381382004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-3D3D散射方向图散射方向图13

66、91392004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-2D2D散射方向图散射方向图后向后向RCSRCS1401402004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-灵敏度分析灵敏度分析ThetaTheta1515（后向（后向RCSRCS）位于极灵敏区，对角度非常敏感）位于极灵敏区，对角度非常敏感 而采用而采用CST MWSCST MWS的数值仿真的灵敏度却可以达到很高的数值仿真的灵敏度却可以达到很高1411412004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cst-目目 次次p 概述概述p 电大天线实例展示电大天线实例展示p 电大电大RCSRCS实例展示实例展示p 电大天线仿真全过程演示电大天线仿真全过程演示p 电大电大RCSRCS仿真全过程演示仿真全过程演示p 电磁仿真技巧汇总电磁仿真技巧汇总1421422004.11.11 电大报告会西安站电大报告会西安站 CST China-Shanghai-www.cs