HFSS仿真宝典 | 阵列天线的波束扫描

“ 天线的波束扫描分为机械扫描和电扫描，后者相比于前者在扫描速度、波束数量、波束形状等方面具有明显优势，控制上更为灵活。本文介绍两种在HFSS中进行电波束扫描的仿真方法。 ”

关键词：阵列天线，电波束扫描

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阵列天线的波束扫描

阵列天线是一种由多个天线单元组成的集成系统，通过波束扫描技术，改变天线单元间的相对相位和幅度，从而实现对波束的方向和形状的控制。在雷达、通信和导航等领域，可以实现更高的信号质量和更好的目标跟踪效果。

在波束扫描中，阵列天线的每个天线单元可以被视为一个发射机或接收机，并且可以通过改变它们之间的相位差和振幅来实现对发射波束的控制。波束扫描技术可以根据需要对天线单元进行编程，从而实现不同的波束方向和形状。

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HFSS阵列天线模型

本文省略阵列天线的建模过程，以HFSS自带的偶极子阵列天线为例进行示范，该模型文件路径位于AnsysEM安装盘目录的\AnsysEM\Win64\Examples\HFSS\Antennas；

如下图所示，该阵列天线模型带有槽状反射板，由五个印刷偶极子天线单元组成；

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仿真求解设置技巧

用HFSS进行辐射体仿真时，如果既要看馈电端口的S参数，又想要保存场结果，建议同时设置两个Frequency Sweep：一个采用Interpolating扫描的SPara_Sweep，一个采用Discrete扫描的Field_Sweep（选择个别重要的频点进行Save Field，可以极大减小仿真文件大小）；

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波束扫描方法一：变量扫参

给端口的幅值、相位设置变量，通过扫参实现波束扫描；

波束扫描效果动图；

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波束扫描方法二：自定义权值表

除了上述操作外，还可以自定义权值表， 该方法适合于自动化操作 ，手动操作方法如下；

1. 波束编码设为变量Beam；

2. 对波束编码Beam扫参；

3.  用if语句进行设置，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. 波束扫描效果动图；

文章来源：电磁学社