陣列天線仿真的案例
CST陣列天線仿真系列研討會（含CST實操培訓(xùn)）-9月12日直播
在5G、6G以及衛(wèi)星通訊領(lǐng)域，陣列天線的應(yīng)用越來越廣泛。基站陣列天線的發(fā)展趨勢包括多頻段、多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)以及高密度小型化設(shè)計。衛(wèi)星通訊中陣列天線的需求則集中在超寬帶寬角掃描、高速傳輸處理和高度集成化。這對陣列天線的設(shè)計提出了更高的要求。
電磁仿真在陣列天線的設(shè)計與驗證中扮演著關(guān)鍵角色。作為全球領(lǐng)先的電磁場仿真軟件，CST憑借其先進的技術(shù)體系、卓越的精度、高效的計算性能以及友好的操作體驗，深受工程師和科研人員的信賴，成為天線仿真的首選工具。
無論是基站天線還是大規(guī)模相控陣天線，新版本的CST均提供了完善的解決方案。通過使用CST的Array Task功能和HPC技術(shù)，設(shè)計人員可以高效完成復(fù)雜陣列天線的設(shè)計與驗證。
本次會議，我們準備了三個議題，將討論：
1.CST在基站陣列天線仿真的解決方案。
2.CST在衛(wèi)星通訊相控陣天線仿真的解決方案。
3.CST實操培訓(xùn)，演示相控陣天線仿真流程。
CST陣列天線仿真線上研討會
本次研討會將在9月12日下午通過線上會議形式舉辦，誠邀您的參與。
展開 【ANSYS官方干貨】5G仿真·非規(guī)則陣列天線仿真新突破
陣列構(gòu)成越來越復(fù)雜
5G天線系統(tǒng)在朝著小型化和集成化的方向發(fā)展，這意味著越來越多的天線單元會集成到越來越小的體積內(nèi)。比如基站天線，多個頻段輻射單元的集成，形成了高中低頻單元嵌套的陣面結(jié)構(gòu)，使得陣面的構(gòu)成越來越復(fù)雜。
另外，同頻單元也會由于各種原因?qū)е陆Y(jié)構(gòu)略有差異，比如部分單元需要增加引向器，部分單元需要增加寄生隔離部件等等，而這些部件的增加都會使得陣列失去周期性。
在5G毫米波頻段的天線設(shè)計中，天線可能會以AIP/AoB的形式出現(xiàn)，這種類型的天線設(shè)計使得天線模組變得非常緊湊和小巧，但是帶來的問題是天線陣列饋電網(wǎng)絡(luò)的布線變得非常復(fù)雜，并且由于空間受限，網(wǎng)絡(luò)間的互耦必須提前考慮。這種情況下在天線設(shè)計階段就需要考慮部分的饋電網(wǎng)絡(luò)，盡可能的通過電磁場仿真手段優(yōu)化和減少互耦帶來的影響。饋電網(wǎng)絡(luò)由于走線的考慮，使得不同位置的單元饋電網(wǎng)絡(luò)會略有不同，這也使得天線陣列失去了嚴格的周期性。
陣列天線仿真的困境
陣列構(gòu)成復(fù)雜且規(guī)模巨大，建模和網(wǎng)格剖分困難
規(guī)模龐大陣列建模，會導(dǎo)致建模過程復(fù)雜，軟件渲染困難，影響仿真效率。仿真結(jié)果的精度直接由網(wǎng)格質(zhì)量決定，如果需要得到高精度的仿真結(jié)果，勢必需要對模型進行精確的網(wǎng)格剖分和細化加密，而規(guī)模巨大的陣列天線模型將會導(dǎo)致網(wǎng)格剖分十分困難，并且十分耗時。
海量計算導(dǎo)致解困難
當(dāng)完成了網(wǎng)格剖分后，由于具有海量的網(wǎng)格數(shù)量，會導(dǎo)致同樣海量的未知量，使得求解過程也變得異常緩慢，需要耗費巨大的計算資源。
展開 邀請函 | 2025中國電子學(xué)會天線年會Ansys天線仿真專題分會場
內(nèi)容簡介：陣列天線設(shè)計復(fù)雜度遠超從前，以部分子陣外推或建立全模型陣列計算，會導(dǎo)致計算精度不夠或者需求巨量計算資源。HFSS在陣列天線仿真中持續(xù)升級，借助3D Component功能組陣，實現(xiàn)陣列天線布局快速評估；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，并且配合算法庫更新，大幅適配復(fù)雜場景仿真需求。
議題4：超材料天線罩的多物理場仿真探索
講師簡介：
曹根林 | Ansys主任應(yīng)用工程師
15年以上天線設(shè)計經(jīng)驗。主要負責(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)容簡介：本主題聚焦于超材料天線罩在多物理場耦合下的性能與機理，借力Ansys workbench多學(xué)科仿真平臺，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電磁參數(shù)的影響。進一步探索超材料在高效、高性能的天線罩設(shè)計路徑。
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
講師簡介：
張旭 | Ansys主任應(yīng)用工程師
15年以上天線設(shè)計經(jīng)驗。主要負責(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。我們將重點探討其在汽車毫米波雷達，5G/6G基站通信以及低空經(jīng)濟等關(guān)注復(fù)雜電磁場景中的應(yīng)用案例。作為API驅(qū)動的實時動態(tài)電磁波仿真求解器，它依托GPU加速技術(shù)實現(xiàn)極速仿真，既能無縫嵌入現(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)計效率瓶頸！
展開 電磁場數(shù)值仿真技術(shù)及天線設(shè)計與應(yīng)用
第三天 下午
CST電磁仿真軟件的基本操作與天線建模仿真
8 CST 電磁仿真軟件的基本操作與天線建模——掌握CST仿真軟件的使用方法
8.1 CST 基本操作
8.2 CST 仿真的常用設(shè)置
8.3 CST 建模方法與模型變換
8.4 CST 激勵類型與常用設(shè)置
8.5 CST 仿真誤差分析方法
8.6 CST天線建模的一般步驟
8.7基片集成波導(dǎo)天線原理及設(shè)計
實例操作：CST 基片集成波導(dǎo)縫隙陣列天線仿真
第四天 上午
CST天線仿真結(jié)果分析及應(yīng)用技巧
8.8 CST 天線仿真結(jié)果及分析
9 CST 天線仿真設(shè)置技巧——掌握CST 在天線電磁仿真中的應(yīng)用技巧
9.1 變量設(shè)置
9.2 參數(shù)化掃描
9.3 數(shù)據(jù)后處理
9.4 工作列表設(shè)置
10 CST 天線設(shè)計、仿真及結(jié)果分析——掌握多種典型天線的CST仿真方法
10.1喇叭天線原理及設(shè)計
10.2 可重構(gòu)天線設(shè)計及仿真方法
實例操作：可重構(gòu)介質(zhì)諧振器天線仿真
第四天 下午
CST典型天線類型及仿真方法總結(jié)
10.3 陣列天線原理及仿真方法
實例操作：多點饋電圓極化平面陣列天線仿真
10.4 漏波天線原理及仿真方法
實例操作：復(fù)合左右手傳輸線型漏波天線仿真
10.5 頻率選擇表面的仿真方法
實例操作：有源可調(diào)諧頻率選擇表面仿真
v CST天線仿真總結(jié)：
1．CST天線仿真與HFSS的區(qū)別及優(yōu)勢
2．CST天線仿真的步驟
3．CST天線仿真的技巧
05
報名費用
每人￥3900元（含報名費、培訓(xùn)費、資料費、
展開 
COMSOL光電和HFSS+CST天線仿真案例培訓(xùn)
HFSS 天線仿真的步驟
2．HFSS 天線仿真的特點及優(yōu)勢
3．HFSS 天線仿真的技巧
第三天 下午
CST電磁仿真軟件的基本操作與天線建模仿真
8 CST 電磁仿真軟件的基本操作與天線建模——掌握CST仿真軟件的使用方法
8.1 CST 基本操作
8.2 CST 仿真的常用設(shè)置
8.3 CST 建模方法與模型變換
8.4 CST 激勵類型與常用設(shè)置
8.5 CST 仿真性能改進方法
8.6 CST 仿真誤差分析方法
8.7 CST天線建模的一般步驟
: 實例操作：CST 毫米波復(fù)雜形狀微帶天線建模仿真
8.8 CST 天線仿真結(jié)果及分析
第四天 上午
CST典型天線仿真方法及實例
9 CST 天線設(shè)計、仿真及結(jié)果分析——掌握多種典型天線的CST仿真方法
9.1 波導(dǎo)縫隙天線原理及設(shè)計
9.2 基片集成波導(dǎo)天線原理及設(shè)計
: 實例操作：CST 基片集成波導(dǎo)縫隙陣列天線仿真
9.3 有源天線設(shè)計及仿真方法
: 實例操作：5G通信毫米波有源天線仿真
9.4 陣列天線原理及仿真方法
: 實例操作：毫米波微帶平面陣列天線仿真
9.5 漏波天線原理及仿真方法
: 實例操作：復(fù)合左右手傳輸線型漏波天線仿真
第四天 下午
CST天線仿真技巧、頻率選擇表面仿真方法及總結(jié)
10 CST 天線仿真設(shè)置技巧——掌握CST 在天線電磁仿真中的應(yīng)用技巧
10.1 變量設(shè)置
:
展開 HFSS仿真寶典 | 陣列天線的波束掃描
02
HFSS陣列天線模型
本文省略陣列天線的建模過程，以HFSS自帶的偶極子陣列天線為例進行示范，該模型文件路徑位于AnsysEM安裝盤目錄的\AnsysEM\Win64\Examples\HFSS\Antennas；
如下圖所示，該陣列天線模型帶有槽狀反射板，由五個印刷偶極子天線單元組成；
03
仿真求解設(shè)置技巧
用HFSS進行輻射體仿真時，如果既要看饋電端口的S參數(shù)，又想要保存場結(jié)果，建議同時設(shè)置兩個Frequency Sweep：一個采用Interpolating掃描的SPara_Sweep，一個采用Discrete掃描的Field_Sweep（選擇個別重要的頻點進行Save Field，可以極大減小仿真文件大小）；
04
波束掃描方法一：變量掃參
給端口的幅值、相位設(shè)置變量，通過掃參實現(xiàn)波束掃描；
波束掃描效果動圖；
05
波束掃描方法二：自定義權(quán)值表
除了上述操作外，還可以自定義權(quán)值表，
該方法適合于自動化操作
，手動操作方法如下；
1. 波束編碼設(shè)為變量Beam；
2. 對波束編碼Beam掃參；
3.
用if語句進行設(shè)置，如
if(Beam==1,1, if(Beam==2,1.1, if(Beam==3,1.5,0)))W，代表的是
：
Beam=1, Magnitude=1W; Beam=2, Magnitude=1.1W; Beam=3, Magnitude=1.5W;
4. 波束掃描效果動圖；
文章來源：電磁學(xué)社
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02
HFSS陣列天線模型
本文省略陣列天線的建模過程，以HFSS自帶的偶極子陣列天線為例進行示范，該模型文件路徑位于AnsysEM安裝盤目錄的\AnsysEM\Win64\Examples\HFSS\Antennas；
如下圖所示，該陣列天線模型帶有槽狀反射板，由五個印刷偶極子天線單元組成；
03
仿真求解設(shè)置技巧
用HFSS進行輻射體仿真時，如果既要看饋電端口的S參數(shù)，又想要保存場結(jié)果，建議同時設(shè)置兩個Frequency Sweep：一個采用Interpolating掃描的SPara_Sweep，一個采用Discrete掃描的Field_Sweep（選擇個別重要的頻點進行Save Field，可以極大減小仿真文件大小）；
04
波束掃描方法一：變量掃參
給端口的幅值、相位設(shè)置變量，通過掃參實現(xiàn)波束掃描；
波束掃描效果動圖；
05
波束掃描方法二：自定義權(quán)值表
除了上述操作外，還可以自定義權(quán)值表，
該方法適合于自動化操作
，手動操作方法如下；
1. 波束編碼設(shè)為變量Beam；
2. 對波束編碼Beam掃參；
3.
用if語句進行設(shè)置，如
if(Beam==1,1, if(Beam==2,1.1, if(Beam==3,1.5,0)))W，代表的是
：
Beam=1, Magnitude=1W; Beam=2, Magnitude=1.1W; Beam=3, Magnitude=1.5W;
4. 波束掃描效果動圖；
文章來源：電磁學(xué)社
展開 ANSYS系列高級培訓(xùn)（成都）：ANSYS陣列系統(tǒng)高級設(shè)計和仿真分析10月17日~18日
ANSYS陣列系統(tǒng)高級設(shè)計和仿真分析
【2017年10月17-10月18號】
課程介紹：
經(jīng)過多年的發(fā)展和完善，國內(nèi)陣列天線領(lǐng)域呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢，如相控陣雷達天線、汽車與無人機防撞雷達天線、移動通信5G天線等，尤其是近年來，國內(nèi)工藝水平提高，3mm陣列天線的需求與投入快速增長，陣列天線的設(shè)計指標越來越嚴苛，設(shè)計空間越來越有限，而功能要求越來越多樣化，對天線設(shè)計師來說，無疑面臨著更嚴峻的挑戰(zhàn)
本次培訓(xùn)主要針對陣列天線的仿真思路與具體設(shè)計流程，從各類算法、高效建模技術(shù)、陣列仿真與饋電網(wǎng)格、天線布局與優(yōu)化等，進行相關(guān)培訓(xùn)。并著重介紹HFSS軟件在天線仿真方面的新功能與新技術(shù)，HFSS 3D LAYOUT在微帶陣列天線中的高效仿真方法，以提升相關(guān)科技工作者的技術(shù)水平，普及ANSYS軟件高級功能。因此，ANSYS公司特開辦“陣列系統(tǒng)高級設(shè)計與仿真分析高級培訓(xùn)班”。
培訓(xùn)合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓(xùn)認證證書。
展開 ANSYS | 大型陣列天線仿真技術(shù)更新
ANSYS | 大型陣列天線仿真技術(shù)更新
資料下載 | ANSYS專場技術(shù)交流會-2019全國天線年會
7月23日，由中國電子學(xué)會主辦的2019年全國天線年會在云南昆明開幕，ANSYS展位迎來了眾多參會嘉賓在現(xiàn)場進行交流（展位號：24，25），此外，23日晚ANSYS還舉辦了一場主題為“與時俱進，仿真先行”的專場技術(shù)交流會。
ANSYS高頻團隊重磅出擊，圍繞當(dāng)下普遍關(guān)注的熱點，給大家?guī)チ俗钚碌?em>天線仿真技術(shù)和解決方案，以期幫助用戶更好地利用最新版HFSS軟件高效地完成仿真任務(wù)。此次議題涉及ANSYS天線有關(guān)技術(shù)方案和應(yīng)用，天線系統(tǒng)新一代電熱耦合仿真方法、天線與大場景仿真方法、5G天線仿真關(guān)鍵技術(shù)、大型陣列天線仿真技術(shù)更新以及HFSS快速設(shè)計與仿真等等。
本次“天線年度盛會”- ANSYS技術(shù)交流會成功吸引了一百多名行業(yè)內(nèi)人士前來參加及交流，在互動環(huán)節(jié)更是與來賓展開激烈的討論。為了更好地給參會人員提供用仿真方法解決問題的新思路和方法，現(xiàn)公開向各位分享此次交流會的精彩內(nèi)容，歡迎大家通過下方會議日程主題進行注冊，即可下載本次“2019全國天線年會ANSYS專場技術(shù)交流會”的完整版演講資料。
(友情提示：因為資料文件較大，為了保證順利訪問并快速下載，請各位優(yōu)先使用電腦端訪問以下鏈接進行下載，謝謝！)
展開 11/5 陣列天線仿真技術(shù)挑戰(zhàn)與突破性技術(shù)更新
課程簡介：
天線是移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，尤其進入5G時代，天線技術(shù)也日趨復(fù)雜，而大規(guī)模陣列天線是其關(guān)鍵技術(shù)之一，HFSS作為天線設(shè)計的黃金工具，在業(yè)界一直廣受推崇。從有限大陣列技術(shù)問世以來，HFSS在陣列天線求解方面屢次突破，在2020 R1版本中利用業(yè)界獨有的“非匹配網(wǎng)格技術(shù)”實現(xiàn)了非規(guī)則陣列天線的快速求解，從而快速高效的設(shè)計和仿真。
講師簡介：
張旭
畢業(yè)于蘇州大學(xué)電磁場與微波專業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位。長期從事天線設(shè)計研發(fā)，無源器件設(shè)計等電磁場與微波相關(guān)工作。現(xiàn)任Ansys高級應(yīng)用工程師，負責(zé)高頻產(chǎn)品線的方案開發(fā)、咨詢與技術(shù)支持等工作。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1948276865/index?c=jishulink
展開 
【Ansys線上直播回看】陣列天線仿真技術(shù)挑戰(zhàn)與突破性技術(shù)更新
『點擊觀看直播回放』
天線是移動通信系統(tǒng)的重要組成部分，尤其進入5G時代，天線技術(shù)也日趨復(fù)雜，而大規(guī)模陣列天線是其關(guān)鍵技術(shù)之一，HFSS作為天線設(shè)計的黃金工具，在業(yè)界一直廣受推崇。從有限大陣列技術(shù)問世以來，HFSS在陣列天線求解方面屢次突破，在2020 R1版本中利用業(yè)界獨有的“非匹配網(wǎng)格技術(shù)”實現(xiàn)了非規(guī)則陣列天線的快速求解，從而快速高效的設(shè)計和仿真各類復(fù)雜陣列天線問題。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
▼▼▼2020 Ansys網(wǎng)絡(luò)研討會有獎反饋
▼▼▼“更多Ansys近期專題研討會” - 歡迎掃碼報名參加！
『或點擊此處進入報名通道』
展開 5G仿真解決方案 | 天線布局、覆蓋與場景的先進求解技術(shù)
所以，電小天線布局問題的解決方法，就是把載體與工作環(huán)境，當(dāng)做天線的本身進行一體化設(shè)計，在設(shè)計天線的時候，就充分考慮天線的PCB結(jié)構(gòu)、殼體、人體模型等環(huán)境因素的影響。
人體環(huán)境對電小天線的影響
而常規(guī)的天線陣列的布局分析，與電小天線正好相反。由于陣列天線的“地”足夠大，陣元也多，方向圖波束一般都很窄，容易受到環(huán)境影響的因素不多或很少。這樣一來，載體或環(huán)境因素對天線本體的性能影響，是非常有限的。
天線布局分析，也僅僅是一種驗證的流程而已。例外的情況也有，主要是天線近場區(qū)加裝天線罩問題，如汽車雷達天線罩+保險杠的仿真等。
常規(guī)天線陣列的布局仿真
信號覆蓋（Signal Coverage）
天線設(shè)計完成后，評估其在具體的工作環(huán)境中，天線發(fā)出電磁波信號的有效覆蓋范圍。如5G領(lǐng)域的基站天線信號覆蓋、星載導(dǎo)航天線的地面覆蓋范圍等。
信號覆蓋問題的分析，關(guān)注的不再是天線本體，而是電磁波從天線發(fā)出后，到達目標區(qū)域的信號衰減，哪些是在可允許范圍內(nèi)，哪些超出了這個范圍。
展開 天線陣列(XFDTD例子)
本例取自論文《"A Fast Full-Wave Analysis of Scattering and Radiation from Large Finite Arrays of Microstrip Antennas" by Chao-Fu Wang, Feng Ling,, and Jian-Ming Jin》（Chao-Fu Wang, Feng Ling, and Jian-Ming Jin，IEEE Transactions on Antennas and Propagation 1998.10）。論文中通過采用FFT技術(shù)的積分方程方法提高了計算速度。
Antenna_Array.pdf
展開 基于HFSS的圓極化陣列天線設(shè)計
作為無線通信系統(tǒng)中最為重要的部分之一，天線也得到了飛速的發(fā)展。過去相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，傳統(tǒng)的簡單天線一直發(fā)揮著其穩(wěn)定的作用服務(wù)于無線通信系統(tǒng)。但是近年來，由于天線使用平臺的特殊要求，傳統(tǒng)的單一的線極化天線已經(jīng)不能滿足實際的要求，圓極化天線越來越受到人們的重視。
當(dāng)前圓極化微帶天線的研究課題有高增益圓極化天線、雙圓極化微帶天線、寬頻帶圓極化微帶天線等。本文研究設(shè)計了一個高增益圓極化微帶天線陣列，工作在中心頻率8.3GHZ。文章的目的是拋磚引玉，希望各位大佬相互借鑒交流學(xué)習(xí)，多多指教。
一 單元天線設(shè)計
如下圖所示，實現(xiàn)圓極化的方法有切角等方法，這里不再贅述
本文設(shè)計的采用經(jīng)典圖1的方法，采用背部饋電，之所以沒用微帶線饋電，是因為微帶線電流輻射會影響到天線，采用背部饋電，組成饋電網(wǎng)絡(luò)時影響最小。單元如下圖下圖是對關(guān)鍵參數(shù)的掃描，關(guān)鍵參數(shù)有切角寬度，方形貼片寬度，同軸線位置等，下面只給出貼片長度對s11和AR的影響
經(jīng)過hfss軟件優(yōu)化器的運算，得出最優(yōu)解如下圖
二陣列設(shè)計
單元設(shè)計完成，接下來是陣列，根據(jù)陣列理論，影響性能的因素較多，間距，饋電網(wǎng)絡(luò)等都會產(chǎn)生很大影響，經(jīng)過不斷調(diào)試，最終陣列為4X4，如下圖
本次設(shè)計陣列采用雙層基板，基板中間是地板，背面的饋電如下圖，同時給出電流分布
下面是陣列主要指標，s11，AR，增益等
以上三圖可知，諧振點在8.3GHZ左右，軸比AR小于3dB,3dB寬度較窄，SLL在14dB，可以根據(jù)要求調(diào)整陣列，實現(xiàn)更小的SLL
三 總結(jié)
本文提出一種4X4的陣列，效果較好，容易加工。
最后，有需要歡迎通過微信公眾號聯(lián)系我們。
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