之前写过一期关于阵列天线怎么获取CDF:
仿真实例014:5G毫米波阵列天线仿真——CDF计算
文中末尾提到了也可以通过powerflow功率密度推导,这期我们就以同样的模型,演示另一种获取CDF的方法。 Step 1. 仿真得到全S参数
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/4cc8f88e223d.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaPx9PribYjBwz8mz4zJ2gIicAmVmlLV0JwpUpV2xapxUJ2cLiacJZJJFsw%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
天线S参数显示工作频段为n257的26.5GHz-29.5GHz毫米波。
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/1fb6796a124e.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaiaiao3jYCIKePdVvOtbwnp4vFKTLCvTPolNIM6VAQfjtQ5WNchV4ibkmg%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
单端口的远场显示均匀主瓣向上。
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/608638657ffb.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKuga04YOiazdO9mG8M5Miag3WV8p7AJZmuQyLK1zdhP4mDaQdnQaMibrWgib4w%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
Step 2. 定义激励参数 这次我们直接定义一个参数”theta”,初始值为30,然后用后处理2D and 3D Field Results -> Combine Results ,定义振幅和相位。这里为了和之前文章介绍的方法结果一致,所以振幅都为1,只用theta控制相位。(遮盖部分是sinD(theta))
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这里就得到一个定向的远场波束。
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/7f462919405e.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaJdZXFOn9qmiaRJlpU7VRPcMbrTLFllblhX25FXeauRd5B0uic2EsBUEA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
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Step 3. 计算Total Scan Pattern (TSP) 这步和上次方法1的从Farfield Result里面拿增益形式的TSP不同,这里我们用远场包络叠加得到远场形式的TSP。用后处理Farfield and Antenna Properties -> Calculate Farfield Envelope,然后Add to List, Results选刚才的波束。一定要勾选“include existing envelope pattern in comparison”, 才能叠加起来算TSP。角度采样用1,点ok生成后处理即可。
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/90374d6bec23.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaLQ4vzwEBevt1cJ3NClrjq0QrmXoZXgKjutVbf9ibmm3Hibfoa0YACUAg%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
Step 4. 扫描波束
和之前一样,还是需要后处理参数扫描theta或phi,这是为了得到若干个波束来算TSP。还是注意这里用的是扫描后处理而已。我们用简单五个theta角度。 ![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/554413f5577f.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKuganwt5j1ibXQ7jbGNFGUYPnGraPVLCn7Mt6jvUtjicViaH4nAAzYTbe9iasQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/f182c82823f9.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaFnxiaeZM307qmmAfBL7JIv62pDdMVic9fErNIQMm61TRibJeHJblpQKTg%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
Step 5. TSP的功率形式 这一步我们要对远场包络进行处理,就是本方法的重点了,振幅放大(4*pi)^0.5倍,或者是sqrt(4*pi),等下解释公式。用Mix Farfield Results,然后Add to List, 结果选刚才的叠加包络,确定一下Theta是Z方向,Phi 是X方向。
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/cd7b5dbd20d9.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugashBJAkhydeiaHFISFoGKtzEfDQ87UcINchN8Dx8WR4LULjftwLicDD6A%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
给这个功率形式的TSP起个名字,就叫EIRP了,角度采样还是1,点ok。 ![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/ab24f2865e32.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaM1fkg7KRhBlur3qo9okJvtgKYWJibYia9X9jzty6m4ccITib7KaUF6ngg%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
单独运行这个后处理,则得到叫EIRP的远场,power flow的形式。
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/5fcb5f091ccf.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKuga5ehGFUITGSfE5Cic9cMUo5ic8X6MVoAOmfeGjJKLIINiaKZ7cm3Y1mBiag%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/0ec4d4efbb9c.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaibhGlibErgOPeCq3macowmxEt4eFrWYaNmfCo98upebgDUwRsQJLfZ3g%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/7251e4dab028.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKuga2tgNNzgalibDJPGqibrv3qInbGCf71JmCGYRUkczJyl4Vj1CA40mgoLA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
Step 6. 计算CDF 最后一步和方法一基本一样,就是远场结果处理。和上次用Realized Gain不同,这里方法二我们选Power pattern,也就是通过功率密度计算EIRP。 ![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/c8cc8350cc78.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaKMfNJjrGTh287WNmggIniam5GbuQmkHib5NTKibGiaiaZRNZhHkQqSgtuUQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
运行该后处理就可以得到CDF了。曲线和方法一一致,但是仔细看横坐标有所差别, ![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/a7f7dbf1fe25.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugaJhKicu6XWsPolFcx6rWDJLtn99xy7S8Ll5C8vFYedngCkCy2XpcvDlQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
这是因为上一篇的方法最后调整x轴坐标略有不严谨,随意加上了10(而且文章中笔误10dBW写成了10dBm)。实际上我们有四个端口激励,振幅都是1的话,总功率就是0.5Wx4=2W=3.01dBW, 所以其实横坐标移动3.01就对了。 ![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/8-19/Simulia_CST/bfab98a0e007.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroEBxAK5McBdZ0clm30qKugatHTs41Gu2xqjP8Qf8aK1LtLdicQ6qYZqCias6c36EAZXsE9fmUUp1tuA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
所以两个方法结果是一致的!你喜欢哪个? 最后总结 1. 本文方法的优势是自动考虑了输入的功率,无需之前方法一的最后步骤--- 横坐标的手动调整。 2. 本文方法原理就是,1W激励的全向天线在1米处的功率密度为1/4pi (W/m^2),所以当我们计算出远场,然后把场强放大sqrt(4pi)倍(等于包络的功率加上11dBW),得出的就是EIRP了,最后计算CDF时把参考距离设1米就ok了。 感谢阅读,如果觉得本篇文章有点用,请点个在看,分享给更多朋友了解和关注我们。
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