天線布局仿真的案例
Ansys HFSS整車天線布局與輻射近場(chǎng)仿真應(yīng)用
摘要
天線設(shè)計(jì)通常是獨(dú)立在理想條件下完成的，當(dāng)天線安裝到真實(shí)平臺(tái)上時(shí)，天線性能可能會(huì)改變，嚴(yán)重時(shí)可影響整個(gè)射頻系統(tǒng)工作性能。所以我們希望能在設(shè)計(jì)早期知道天線安裝后的性能表現(xiàn)。
Ansys HFSS是天線設(shè)計(jì)利器，已具備FEM、IE、PO及混合算法，其中FEM和IE算法非常適合于中小尺寸問題，PO方法對(duì)問題復(fù)雜度有限制?，F(xiàn)在HFSS集成了SBR+算法，它可以在保證速度和精度的前提下，求解電尺寸非常大的問題。SBR+算法是用于天線安裝性能預(yù)估的最好的射線追蹤分析工具，它聚焦電大問題，可計(jì)算輸出天線安裝后輻射方向圖、天線與天線間耦合、近遠(yuǎn)場(chǎng)分布等。
圖1 天線布局仿真應(yīng)用
下面以汽車后視鏡天線為例，來看看如何利用Ansys HFSS SBR+算法進(jìn)行整車天線布局與輻射近場(chǎng)仿真評(píng)估。
展開 HFSS仿真案例 | 車載天線布局與優(yōu)化
Ansys HFSS是一款針對(duì)任意三維結(jié)構(gòu)的全波高頻電磁場(chǎng)仿真工具，可提供電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電流、 S/Y/Z 參數(shù)、TDR、近/遠(yuǎn)場(chǎng)、時(shí)/頻域等仿真結(jié)果。HFSS在高頻器件設(shè)計(jì)方面擁有全球最大的用戶群，成為當(dāng)之無(wú)愧的三維電磁場(chǎng)仿真的黃金標(biāo)準(zhǔn)工具，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、半導(dǎo)體、汽車、通信、醫(yī)療儀器等多個(gè)領(lǐng)域。下面將以車載天線為仿真案例，綜述HFSS在汽車領(lǐng)域的仿真方案、技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及商業(yè)價(jià)值。
仿真方案綜述
Ansys HFSS 中的FEM-IE-PO-SBR混合算法，F(xiàn)lex Meshing、Assembly Mesh、3D Components、SCDM等新技術(shù)，應(yīng)用于車載天線布局與優(yōu)化仿真，可實(shí)現(xiàn)天線與汽車載體的快速網(wǎng)格劃分與網(wǎng)格復(fù)用；輔助高性能并行計(jì)算HPC+DDM+GPU等，可實(shí)現(xiàn)汽車載線布局的快速建模與高效仿真，甚至超大規(guī)模的場(chǎng)景仿真等，大大提高工程師的工作效率。
從天線的工作原理來講，汽車載體一般位于天線的近場(chǎng)區(qū)域，天線與汽車載體之間的耦合效應(yīng)，會(huì)進(jìn)一步影響到天線的方向圖、端口匹配、瞄準(zhǔn)誤差等性能，尤其是對(duì)于電小天線來說，天線安置于載體的變化更為明顯。天線+汽車的一體化仿真，是天線布局問題分析中，必不可少的最有效的解決方案。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1. 天線與汽車的一體化仿真，包含天線庫(kù)ADK；
2. 完備的混合算法，應(yīng)對(duì)各種電大尺寸布局問題；
3.
展開 HFSS仿真案例 | 車載天線布局與優(yōu)化
Ansys HFSS是一款針對(duì)任意三維結(jié)構(gòu)的全波高頻電磁場(chǎng)仿真工具，可提供電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電流、 S/Y/Z 參數(shù)、TDR、近/遠(yuǎn)場(chǎng)、時(shí)/頻域等仿真結(jié)果。HFSS在高頻器件設(shè)計(jì)方面擁有全球最大的用戶群，成為當(dāng)之無(wú)愧的三維電磁場(chǎng)仿真的黃金標(biāo)準(zhǔn)工具，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、半導(dǎo)體、汽車、通信、醫(yī)療儀器等多個(gè)領(lǐng)域。下面將以車載天線為仿真案例，綜述HFSS在汽車領(lǐng)域的仿真方案、技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及商業(yè)價(jià)值。
仿真方案綜述
Ansys HFSS 中的FEM-IE-PO-SBR混合算法，F(xiàn)lex Meshing、Assembly Mesh、3D Components、SCDM等新技術(shù)，應(yīng)用于車載天線布局與優(yōu)化仿真，可實(shí)現(xiàn)天線與汽車載體的快速網(wǎng)格劃分與網(wǎng)格復(fù)用；輔助高性能并行計(jì)算HPC+DDM+GPU等，可實(shí)現(xiàn)汽車載線布局的快速建模與高效仿真，甚至超大規(guī)模的場(chǎng)景仿真等，大大提高工程師的工作效率。
從天線的工作原理來講，汽車載體一般位于天線的近場(chǎng)區(qū)域，天線與汽車載體之間的耦合效應(yīng)，會(huì)進(jìn)一步影響到天線的方向圖、端口匹配、瞄準(zhǔn)誤差等性能，尤其是對(duì)于電小天線來說，天線安置于載體的變化更為明顯。天線+汽車的一體化仿真，是天線布局問題分析中，必不可少的最有效的解決方案。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1. 天線與汽車的一體化仿真，包含天線庫(kù)ADK；
2. 完備的混合算法，應(yīng)對(duì)各種電大尺寸布局問題；
3. 三維模型庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的快速劃分與復(fù)用；
4.
展開 【成功案例】A*STAR 下屬 IHPC 研究所使用 Feko 實(shí)現(xiàn)電大平臺(tái)的天線布局
典型的挑戰(zhàn)包括但不限于：
電大尺寸和多尺度EM問題，例如大平臺(tái)上的天線布局；
多物理場(chǎng)問題，如復(fù)合材料的電-熱-機(jī)械分析。
作為測(cè)量的補(bǔ)充，仿真在產(chǎn)品開發(fā)中發(fā)揮著越來越重要的作用。在研究所，從預(yù)研到設(shè)計(jì)優(yōu)化和最終驗(yàn)證，每個(gè)方面都采用仿真。在解決上述電大輻射問題時(shí)，除了開發(fā)內(nèi)部仿真工具外，該研究所還使用像 Feko 這樣的軟件。
例如在涉及電大平臺(tái)的項(xiàng)目中，需要有效的建模工具來識(shí)別最佳天線位置并最小化各種天線之間的干擾。基本上有兩個(gè)挑戰(zhàn)：
專有天線的幾何模型很難從供應(yīng)商處獲得，因此必須開發(fā)替代模型[1-4]，以在平臺(tái)上的天線布局模擬中表示它；
平臺(tái)上的天線問題既是電大尺寸又是多尺度問題，僅用全波法已無(wú)法實(shí)際解決。全波和高頻漸近方法的混合方法是仿真這種情況的理想選擇。
Scientist II, IHPC, A*STAR
Si-Ping Gao
仿真在產(chǎn)品研發(fā)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
展開 
5G仿真解決方案 | 天線布局、覆蓋與場(chǎng)景的先進(jìn)求解技術(shù)
3
典型場(chǎng)景下的仿真詳解
天線布局（Antenna Placement）
將天線裝載到一定的應(yīng)用環(huán)境（或場(chǎng)景）中，分析載體或環(huán)境因素對(duì)天線性能指標(biāo)的影響，驗(yàn)證天線設(shè)計(jì)指標(biāo)是否真正滿足實(shí)際需要；并根據(jù)仿真或測(cè)試結(jié)果，調(diào)整天線的安裝位置，尋求最佳天線性能的布局方案，稱之為天線布局和優(yōu)化設(shè)計(jì)，如機(jī)載天線布局、車載天線布局、星載天線布局等。
天線布局分析，關(guān)注的仍是天線本身。遇到這類問題，我們首先要考慮的，不是天線的載體或環(huán)境有多復(fù)雜，多徑效應(yīng)多難分析，仿真規(guī)模有多大等；而是我們?cè)O(shè)計(jì)的天線，究竟屬于哪種類型，電尺寸大小如何，敏感度如何，是否容易受到環(huán)境干擾。
這里就有必要說到“電小天線”的定義。所謂電小天線，主要指天線的最大幾何尺寸遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)的天線。一般來說，天線的最大幾何尺寸若小于工作波長(zhǎng)的1/10或1/(2π)，則歸入電小天線范疇。
展開 Altair Feko電磁隱身仿真+天線布局仿真培訓(xùn)（上海）
ALTAIR
四月二十五線下培訓(xùn)日程發(fā)布
線下培訓(xùn)時(shí)間：9:30-16:30（長(zhǎng)按二維碼，即可報(bào)名對(duì)應(yīng)培訓(xùn))
培訓(xùn)地點(diǎn)：上海
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溫馨提示：
線下公開培訓(xùn)僅支持報(bào)名后當(dāng)天觀看線上直播，暫不提供回看錄播。
培訓(xùn)席位有限，請(qǐng)至少提前一周報(bào)名
#線下培訓(xùn)教室地點(diǎn)：
上海辦公室：
上海市靜安區(qū)恒通路268號(hào) 凱德星貿(mào)大廈2803室
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ANSYS Savant：電大載體天線布局仿真軟件功能介紹與實(shí)例演示
培訓(xùn)時(shí)間：
2016年3月31日
14:00 - 15:00
課程內(nèi)容簡(jiǎn)介：
ANSYS Savant是ANSYS的新產(chǎn)品之一，它是一款電大載體天線布局計(jì)算軟件，采用彈跳射線（SBR）漸進(jìn)算法，能夠快速且精確地預(yù)測(cè)安裝在幾十至上千電波長(zhǎng)尺寸平臺(tái)上的裝載天線性能，獲得多天線之間的互耦效應(yīng)、空間近/遠(yuǎn)場(chǎng)分布、輻射場(chǎng)與散射場(chǎng)等結(jié)果，并可以與HFSS全波求解器的混合求解，支持CPU及GPU加速。本次網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)將介紹ANSYS Savant的功能，并展示眾多電大尺寸問題的求解案例。
報(bào)名方式
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微信端一鍵報(bào)名：
微信已綁定微信的用戶一鍵報(bào)名：打開ANSYS公眾號(hào)，點(diǎn)擊下面的菜單：“最新活動(dòng)“點(diǎn)擊“活動(dòng)報(bào)名”，選擇活動(dòng)參加報(bào)名即可。
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展開 雷達(dá)天線布局設(shè)計(jì)指南
▲ 3T4R 基礎(chǔ)布局
如圖所示，對(duì)于3TX4RX的情況，給出了兩種基礎(chǔ)布局。先看右邊的布局，這是狠心拋棄俯仰，全部押注方位的下場(chǎng)，并且，天線布局中天線間隔為二分之一波長(zhǎng)，也不用擔(dān)心模糊問題?？梢哉f，這是最普遍的，最經(jīng)典也是最基礎(chǔ)的3TX4RX布局。
左邊的圖是引入了俯仰，也即是將其中一根發(fā)射天線用于俯仰，使得方位角性能瞬間打回2TX4RX狀態(tài)，俯仰獲得了兩個(gè)陣元，能夠進(jìn)行Monopulse 俯仰估計(jì)，坦率講，這兩個(gè)陣元也是捉襟見肘，不過有總比沒有好啊。
這兩種經(jīng)典布局目前是最普遍的，用的也是最多的，而且性能是比較穩(wěn)定的，算法上的要求也不高，但是如前所述，這是基礎(chǔ)布局，還有提升空間，比如在收發(fā)陣列數(shù)目不變的條件下，進(jìn)一步提高陣列孔徑，獲得更高的方位及俯仰估計(jì)性能。
你是不是經(jīng)?？吹紺ontinental, BOSCH，Hella等等大廠的雷達(dá)有各種3TX4RX的奇怪布局，那些唬人的布局都是在2條假設(shè)下，更好的貫徹那3條設(shè)計(jì)原則。下面跟隨我的腳步看看大廠又有哪些騷操作。
需要指出哈，以下評(píng)述的所有策略及方法僅供學(xué)習(xí)參考，并不代表大廠的最終實(shí)際產(chǎn)品算法部署。
Hella SRR
這是Hella最新的SRR，77GHz，NXP的前端，不過Hella配置為2TX4RX，布局很有意思，物理布局以及虛擬陣列布局示意圖如下，
▲ Hella SRR Antenna Layout
右下角是等效天線布局，其中“x”位置為陣元缺失位置，乍一看有點(diǎn)摸不著頭腦，這都是啥？稀疏陣列？稀疏面陣？
展開 天線仿真與設(shè)計(jì) | 新型充氣太空天線將有望提高瞄準(zhǔn)性能
仿真球形天線
球形天線的對(duì)稱性是FreeFall技術(shù)的關(guān)鍵。
FreeFall射頻設(shè)計(jì)工程師Terrance Pat在Walker指導(dǎo)下獲得博士學(xué)位，他表示：“對(duì)稱性本質(zhì)上為球形提供了無(wú)限數(shù)量的方向，您可以瞄準(zhǔn)波束。”無(wú)需實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)航天器或天線即可有效控制無(wú)線電波束的能力是FreeFall方法的關(guān)鍵點(diǎn)之一。HFSS能夠?qū)ο辔缓驼穹雀鞣N量進(jìn)行快速網(wǎng)格劃分和參數(shù)化調(diào)整，為天線仿真與設(shè)計(jì)提供高效的流程。
Pat指出：“Ansys使確定正確網(wǎng)格的流程在一定程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。因此，這就和設(shè)計(jì)天線并定義合適的邊界條件一樣簡(jiǎn)單。10次中約有9次都可以使用自動(dòng)確定的默認(rèn)網(wǎng)格劃分?！?Pat表示，在仿真天線時(shí)他使用替代計(jì)算方法來節(jié)省時(shí)間，例如積分方程(IE)法，該方法使用積分而不是FEM來求解大量方程，以及基于幾何光學(xué)的彈跳射線(SBR)法。
Pat稱：“當(dāng)您有一個(gè)大型電氣的反射器時(shí)，可以把反射器上的場(chǎng)沖擊近似成基本平行的幾何光線。這樣您就可以使用光線跟蹤從反射器獲得散射場(chǎng)。在這些情況下使用SBR的優(yōu)點(diǎn)是GPU占用小。您可以使用顯卡來加速計(jì)算，這確實(shí)很有幫助。”
Ansys HFSS用于工程和銷售
目前，充氣反射球形天線處于原型階段，多家感興趣的潛在客戶正在關(guān)注FreeFall公司的進(jìn)展。
展開 Altair系列視頻 I 面向航天航空與國(guó)防工業(yè)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
天線布局分析
1）Demo：器件庫(kù)II
2）模型清理與網(wǎng)格剖分
3）等效源求解技術(shù)
4）計(jì)算資源及計(jì)算精度
4. 實(shí)際工作環(huán)境下天線的性能分析
二. Altair電大平臺(tái)共址干擾仿真
01
內(nèi)容大綱
1. Altair產(chǎn)品方案
2. 共址干擾仿真
1）干擾現(xiàn)象、關(guān)注參數(shù)、主要設(shè)置與流程
2）機(jī)載系統(tǒng)應(yīng)用算例
3. 仿真演示
4. 小結(jié)
02
講師
王晨—Altair電磁仿真高級(jí)專家
負(fù)責(zé)Altair電磁仿真軟件的技術(shù)支持工作，熟悉計(jì)算電磁學(xué)，編寫調(diào)試過矩量法與多層快速多極子算法的代碼，熟悉微波組件，天線、天線布局、電磁散射、電磁兼容等領(lǐng)域的仿真技術(shù)，電磁仿真行業(yè)從業(yè)15年。《FEKO 仿真原理與工程應(yīng)用》作者。
三. Altair 復(fù)雜天線罩電磁性能快速仿真分析
01
內(nèi)容大綱
1. Altair電磁整體解決方案
2. 天線罩快速建模仿真：newFASANT 軟件
3. 天線罩設(shè)計(jì)案例分享
4. Demo演示
02
講師
焦金龍 – Altair 高級(jí)技術(shù)經(jīng)理
1年以上電磁仿真的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；專業(yè)與研究方向：電磁兼容、天線設(shè)計(jì)、天線罩及多物理場(chǎng)、計(jì)算電磁學(xué)與電波傳播等。
四. Altair 雷達(dá)系統(tǒng)的RCS和散射仿真
01
內(nèi)容大綱
1. 電磁隱身仿真物理概念
2. 電磁隱身仿真流程與演示
3.
展開 邀請(qǐng)函 | 2025中國(guó)電子學(xué)會(huì)天線年會(huì)Ansys天線仿真專題分會(huì)場(chǎng)
內(nèi)容簡(jiǎn)介：陣列天線設(shè)計(jì)復(fù)雜度遠(yuǎn)超從前，以部分子陣外推或建立全模型陣列計(jì)算，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算精度不夠或者需求巨量計(jì)算資源。HFSS在陣列天線仿真中持續(xù)升級(jí)，借助3D Component功能組陣，實(shí)現(xiàn)陣列天線布局快速評(píng)估；并且新增多陣列組陣、陣列蒙版導(dǎo)入等新功能，輕松定義超大陣列，并且配合算法庫(kù)更新，大幅適配復(fù)雜場(chǎng)景仿真需求。
議題4：超材料天線罩的多物理場(chǎng)仿真探索
講師簡(jiǎn)介：
曹根林 | Ansys主任應(yīng)用工程師
15年以上天線設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。主要負(fù)責(zé)HFSS高頻相關(guān)的技術(shù)方案開發(fā)、咨詢與技術(shù)支持等。
內(nèi)容簡(jiǎn)介：本主題聚焦于超材料天線罩在多物理場(chǎng)耦合下的性能與機(jī)理，借力Ansys workbench多學(xué)科仿真平臺(tái)，通過電磁、熱、力學(xué)等耦合仿真，分析電磁能產(chǎn)生的熱與形變，以及溫升與幾何變形反過來對(duì)電磁參數(shù)的影響。進(jìn)一步探索超材料在高效、高性能的天線罩設(shè)計(jì)路徑。
議題5：基于物理的復(fù)雜電磁環(huán)境感知與成像仿真技術(shù)探討
講師簡(jiǎn)介：
張旭 | Ansys主任應(yīng)用工程師
15年以上天線設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。主要負(fù)責(zé)HFSS高頻相關(guān)的技術(shù)方案開發(fā)、咨詢與技術(shù)支持等。
內(nèi)容簡(jiǎn)介：本次演講將介紹 Ansys Perceive EM 在復(fù)雜電磁仿真中的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)。我們將重點(diǎn)探討其在汽車毫米波雷達(dá)，5G/6G基站通信以及低空經(jīng)濟(jì)等關(guān)注復(fù)雜電磁場(chǎng)景中的應(yīng)用案例。作為API驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)電磁波仿真求解器，它依托GPU加速技術(shù)實(shí)現(xiàn)極速仿真，既能無(wú)縫嵌入現(xiàn)有工作流，又能高效生成AI/ML合成數(shù)據(jù)，助力突破電磁設(shè)計(jì)效率瓶頸！
展開 
【ANSYS線上直播回看】帶天線的天線罩仿真方法與流程速覽
『點(diǎn)擊觀看直播回放』
天線罩是用來保護(hù)天線的一種介質(zhì)外殼，避免天線在惡劣環(huán)境下可能造成的損壞。但是，天線罩的存在也會(huì)影響天線的電性能，包括輻射方向圖、功率傳輸損耗、瞄準(zhǔn)誤差等。隨著天線指標(biāo)的不斷提高，天線罩與天線的一體化仿真已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。ANSYS HFSS軟件擁有經(jīng)典的有限元技術(shù)、混合算法、SBR快速求解等，除了是天線設(shè)計(jì)必備的仿真軟件，其在天線罩方面也有著非常全面的解決方案，如混合算法的靈活求解、FSS頻率選表面天線罩仿真設(shè)計(jì)、SBR的菲涅爾邊界等效等。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會(huì)后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)直播錄屏內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
越來越多的企業(yè)在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中融入前沿的ANSYS仿真技術(shù)，加速企業(yè)創(chuàng)新與實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。近期發(fā)布的ANSYS 2020 R1帶來全新升級(jí)的功能，同時(shí)上線新一季為大家精心打造的“30天密集學(xué)習(xí)計(jì)劃”，進(jìn)一步了解ANSYS前沿仿真技術(shù)和行業(yè)應(yīng)用。
▼▼▼2020 ANSYS網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)有獎(jiǎng)反饋 - 參與者均可獲得千元培訓(xùn)券及技術(shù)鄰金幣獎(jiǎng)勵(lì)！
展開 官方免費(fèi) | 帶天線的天線罩仿真方法與流程速覽
直播簡(jiǎn)介
天線罩是用來保護(hù)天線的一種介質(zhì)外殼，避免天線在惡劣環(huán)境下可能造成的損壞。但是，天線罩的存在也會(huì)影響天線的電性能，包括輻射方向圖、功率傳輸損耗、瞄準(zhǔn)誤差等。隨著天線指標(biāo)的不斷提高，天線罩與天線的一體化仿真已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。
Ansys HFSS軟件擁有經(jīng)典的有限元技術(shù)、混合算法、SBR快速求解等，除了是天線設(shè)計(jì)必備的仿真軟件，其在天線罩方面也有著非常全面的解決方案，如混合算法的靈活求解、FSS頻率選表面天線罩仿真設(shè)計(jì)、SBR的菲涅爾邊界等效等。
本直播將以現(xiàn)場(chǎng)講解結(jié)合案例演示，介紹如何靈活選擇各類天線罩的仿真方法。
主要內(nèi)容如下：
1. 天線罩仿真概述與難點(diǎn)介紹
2. HFSS主要功能與天線罩仿真流程
3. 天線罩案例演示
4. 技術(shù)答疑與討論
適宜人群
航空航天、雷達(dá)、天線、汽車?yán)走_(dá)天線、毫米波天線相關(guān)行業(yè)
時(shí)間安排
2020年2月20日 16：00
講師簡(jiǎn)介
曹根林
ANSYS高級(jí)應(yīng)用工程師
北京理工大學(xué)電磁場(chǎng)與微波專業(yè)碩士，有10年以上天線設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，主要負(fù)責(zé)ANSYS高頻產(chǎn)品線的方案開發(fā)、咨詢與技術(shù)支持等。
展開 HyperWorks前后處理二次開發(fā)培訓(xùn)（HyperMesh+HyperView）
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</figure>
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展開 我用adams2005與matlab6.5做‘天線’仿真的例子。仿真時(shí)，新打開的畫面只運(yùn)行了0.02秒然后天線的上半部分
我用adams2005與matlab6.5做‘天線’仿真的例子。仿真時(shí)，新打開的畫面只運(yùn)行了0.02秒然后天線的上半部分就不見了，只有電機(jī)和底座在旋轉(zhuǎn)，并伴隨一些警告，請(qǐng)問這是怎么回事啊。到仿真完時(shí)出現(xiàn)下面對(duì)話框
是不是模型沒建好，模型可是ADAMS自帶的啊。哪位大哥行行好，幫幫忙
