CST工作室套裝2017簡介06 - CST在濾波器和陣列天線設計中的應用

本期中我們介紹一下CST在濾波器和陣列天線設計中的應用。

濾波器

濾波器設計與優化是CST工作室套裝的一大應用，軟件包含一整套工具用于濾波器設計流程中的每一個步驟，包括初始綜合、精細調試、熱分析和故障分析。

波器設計的起點是設計規格要求。這些設計要求一般不僅包括通帶和阻帶頻率，還包括傳輸和反射零點、通帶波動和品質因數，以及預算、空間和熱需求。設計師面臨的第一個挑戰是選擇一種既能滿足約束條件又能滿足各項要求的濾波器拓撲。為幫助工程師找到合適的濾波器類型并綜合成一個初始設計，CST工作室套裝提供了用于腔體濾波器、交叉耦合濾波器和雙工濾波器的三維濾波器模塊(FD3D)，和用于平面濾波器的平面濾波器模塊 (FD2D)。這些模塊能用于為濾波器創建電路級模型和3D模型，以便開展進一步仿真。FD3D中的耦合矩陣提取為精細調試3D濾波器結構提供了一個高效途徑。

Filter Designer 3D：在FD3D中設計的一款多模腔體濾波器

由于材料屬性、耦合和連接器影響等效應，真實濾波器的性能與理想的數學模型略有不同。使用CST工作室套裝仿真不僅能仿真這些效應，還能通過優化降低它們的影響。強大的優化器和高速頻域求解器能高效地調試設計中的大量參數。動網格優化可大幅度減輕調試極敏感濾波器時發生的“網格噪聲”，從而更快速、更準確地調試濾波器

Filter Designer 2D：FD2D中設計的平面低通濾波器

濾波器在使用過程中，電磁損耗會導致它發熱膨脹。多物理場仿真將電磁仿真與熱和力學仿真相結合，能在制造原型之前分析濾波器的熱失諧。此外，通過鏈接CST自洽互作用(PIC)求解器和SPARK3D，可對二級電子倍增效應和射頻擊穿進行仿真（電暈）。

陣列仿真

通過將多個單元結合起來形成陣列，工程師能獲得比單個天線性能優異得多的天線陣列。在正確的激勵下，陣列能用于形成和控制波束，從而讓陣列具備掃描環境或跟蹤移動接收器的能力。從單天線設計到包含饋線和天線罩在內的完整天線陣系統，CST工作室套裝能用于研發各類小型和大型天線陣列。 

MIMO（多輸入、多輸出）是一種在移動通信中廣泛使用的技術，能充分利用多徑傳播的優勢，改善復雜環境中的接收性能，其構成了智能認知天線的基礎。CST工作室套裝為MIMO天線提供計算性能指標的專用功能工具包，例如計算多路復用效率和包絡相關系數。

對大型陣列，相控陣設計向導能顯著簡化陣列設計流程。首先仿真單個天線的性能以計算和優化方向圖和阻抗，然后自動創建完整天線陣列模型，通過對天線陣的仿真將邊緣效應和各單元之間的互耦考慮在內。通過與Antenna Magus中陣列綜合工具的鏈接可以幫助用戶為他們的陣列找到合適的布局與激勵。

通信陣列仿真：設計相控陣的階段，從天線單元（上）開始，經過陣列布局和天線罩設計（中），到最終裝載后性能評估（下）。

貼片陣列：WLAN頻率優化的16單元貼片陣列

這期主要介紹了CST2017版本在濾波器和陣列天線這兩大領域里的應用。下期開始繼續為大家介紹一些CST在各個領域的成功案例。