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利用ANSYS 3D组件功能分析大型阵列天线

2021.9.30

到目前为止, Ansys HFSS 一直支持从单个天线单元到大型阵列天线的高效分析。 为了进一步扩展了这些组件, Ansys 3D组件对大型仿真模型进行组件化,从而允许每个单元进行电磁场仿真。 图一是使用 3D 组件功能分析 8x8 阵列天线的波束成形特性,该阵列天线具有 77GHz 的频段。
 

图一、带有天线罩的77GHz 频段 8x8 阵列天线

 

 

解决方案说明

对于非常高的频段(如 77GHz),分析由大量天线单元组成的阵列天线需要的计算成本越高。在天线形状越复杂的设计下,Ansys 3D 组件可以将大型仿真模型拆解为小的单元模型, 这些小的单元模型很容易在Ansys HFSS的电磁场仿真中重复使用即可大幅缩短大型阵列天线的仿真时间,图二显示了使用 3D 组件进行分析的模型。
 

图二、带有 3D 组件的 8x8 阵列天线

 

图三显示了构成阵列天线的每个单元的 3D 组件,后续经过定义单元排布成 8x8 阵列天线, 即可取代全阵建模仿真。 3D 组件包含的信息有几何结构、材料属性、边界条件、激励条件, 因此可以在不降低精度的情况下进行计算, 而每个模型的边界条件如图四所示。

 
 
图三. 构成相控阵天线的每个 3D组件 (a) 天线和天线罩、(b) 基板和天线罩(侧面)、(c) 基板和天线罩(角)、(d)辐射空间
 
 
图四. 应用于 3D 组件的边界条件
 
图五显示了 3D 组件在阵列蒙版中定义单元排布,可将3D 组件摆放在阵列天线上进行分析,特别是在处理超大型阵列天线时,可显着提高设计效率,软件同时保有高的仿真精度,仿真结果如图六所示。
 
 
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利用ANSYS 3D组件功能分析大型阵列天线
2021-09-30 14:48:39
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