HFSS优化法确定天线的相位中心

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2HFSS优化法快速确定天线的相位中心

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6 ^) i# C" p$ M0 H. [3 G- y
$ b) L5 T' `! b- b
（1）用后处理变量定义相对坐标系
# d8 a0 L- x+ [' @A.HFSS>Design Properties，打开 DesignProperties 对话框;
B.点击 AddVariable，显示定义设计变量的属性对话框，例如定义为“PhaseCenterZ”，变量类型设定为“PostProcessing variable”，单位类型“Length”，本例初值设为“1in”；

- J" \8 V0 H3 g1 f# m' {# M- n8 f! ^$ }C.用Modeler>CoordinateSystem>Create>Relative CS>Offset 命令定义一个相对坐标系，用前面设定的变量作为Z坐标。
2 i/ w% w. ~: r2 o8 ~

  Z" l$ r1 c3 u& H( B

后面的优化过程中可以通过变量改变坐标系定义，而无需重新求解模型。
(2)将相对坐标系用于远场设置计算
点击 HFSS>Radiation>InsertFar Field Setup>Infinite Sphere ，定义合适的角度范围与间隔，在坐标系选项卡中，选择定义好的采用了后处理变量的相对坐标系；
6 h+ H% ~' l3 s9 g$ W+ z$ {

3 ^$ ~' t# @6 R  `6 T

当相对坐标系位置改变时（通过改变变量PhaseCenterZ的值），远场量会重新计算，而无需重新仿真模型。
(3)设置优化求解
A.添加一个优化（Optimization）设置

. {7 A2 L5 ]* H; r- c9 ?B.点击“SetupCalculations”按钮，打开计算表达式定义的对话框，定义优化目标用于寻找相位中心，这里将优化的是场量rEPhi的峰峰连续角度。

6 Y+ ]( P- h/ E
• Geometry选择前面定义的InfiniteSphere。
  
• 计算表达式为cang_deg(rEPhi)，本例中的天线在Phi=0平面是Phi极化（电场沿着y轴）
  

C.点击“RangeFunction”，选择“Math”，函数选择“pk2pk”，应用于整个 Theta角度扫描；
/ `( H7 \# b; Z7 l6 {

, r! e7 f3 a* ?# E+ u% KD.“Oversweep”定义了扫描的范围，本例中从-40deg到+40deg。
E.回到优化设置对话框，选择优化条件“Condition”为“Minimize”；

$ s7 ]' z7 L5 Y+ c0 O& u
• “Minimize/Maximize”只能用于单个计算量优化的情况
  
• 优化只能支持一维的范围缩减，也就是说，不支持嵌套范围函数
  
• 以上的限制意味着“Minimize/Maximize”仅能在如下情况选择：多个值的计算范围内只能有一个扫描，并且在计算表达式中采用了范围缩减函数
  

F.在“Variables”选项卡中，需要将定义了相对坐标系的变量勾选“Include”，搜索范围限定在沿着Z 轴5~10in的范围内；
* C7 e2 _% d5 \G.在“General”选项卡中，如果不勾选“Updatedesign parameters valu after optimization”，就可以看到仿真进程图。
(4)求解并查看结果
A.右键单击Optimization设置，点击“Analyze”，开始优化计算；
B.再次右键点击，选择“ViewAnalysis Result”，查看后分析对话框，选择“Plot”，查看仿真进程。从“Table”形式的结果中，能够看到当Cost最小时的相位中心Z坐标值。

3小结
0 }  H2 e% h% S% K1 F; ]6 U7 g9 k

- r6 T! r/ U) q) _" ~' A
3 z, A0 ]" h- b  k% g
操作流程总结如下：
步骤：

% m8 S" m% ^4 K
• 定义用后处理变量表示的相对坐标系；
  5 M9 f0 {, ?4 Y
• 远场设置中采用已设好的相对坐标系；
  ) A$ j! H2 K- ~" \9 K
• 设置一个优化计算用以搜索相位中心；
  
• 求解优化设置并查看相位中心的结果。
  2 B. v4 x; A7 Y7 O' w

关键点：

) I$ D' \0 i5 S8 t% f( Q! u
• 相对坐标系；
  
• 后处理变量；
  

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