cst如何计算有匹配的多天线效率？cst软件代理-博天堂登陆

先上图：

 

 

pstimulated 是激励功率，就是cst中的端口，默认是0.5w rms，峰值是1w。

preflected是反射功率，只跟s11反射系数有关。

 

总效率=tot. efficiency=

power accepted/power stimulated=(1-preflected)/0.5.

 

pradiated是辐射功率，天线真正辐射出去的，也就是边界吸收到的功率。要想得到这个值需要远场监视器。

 

辐射效率= rad. efficiency=power radiated/power accepted

 

今天我们解释一下场路结合之后，也就是考虑匹配电路之后，怎么理解结果中出现的更多效率值：

 

 

以两个macro自带展示天线为例：

 

 

情况1：两边都匹配电路，port1是激励，port2是负载

 

 

因为要看具有匹配电路的天线效率，所以需要ac task。很多同学不知道cst哪里改激励功率，其实就是这里ac task来改，不需要在三维里面设置，因为三维那边用0.5w归一化，然后电路里研究不同的激励功率，好处就是三维那边只跑一次就可以。

 

 

 

并且需要combine result：

 

 

运行ac task 之后，回到三维：

 

 

这时efficiencies和power就多了ac1后缀的结果了，这些有[ac1]的就是加上匹配电路之后的结果。功率结果里面多了一些ds后缀，ds是指design studio，也是电路这边独有的结果。

 

 

 

 

这里可以做一系列验证：

辐射功率：rad. efficiency[ac1]=0.99294048

=0.0721301/0.072642924=power radiated/power accepted

 

系统辐射功率：system rad.efficiency [ac1]=0.91849867

=0.0721301/0.078530435= power radiated/power accepted (ds)

 

系统总功率：system tot.efficiency [ac1]=0.1442602

=0.0721301/0.5= power radiated/power stimulated (ds)

 

可见这些效率值都是用辐射功率为分子，就是除以谁的问题，而且三个的效率值大小是递减的。其中辐射功率是纯三维天线的属性，系统总功率是三维加上匹配电路的总属性，这两个都好理解，那么什么是系统辐射功率？等效的问法就是，什么是power accepted (ds)？

 

情况2：两边匹配电路，端口1激励，端口2是零激励

 

 

这种情况，power accepted 和power accepted (ds) 红绿两条线就基本重合了。

 

 

可见辐射功率和系统总功率都不变，而系统辐射功率大幅度提高，这是为什么呢？是因为s21的关系。

情况1的电路接受功率是：

 

而情况2的电路接受功率是：

 

 

 

所以即使端口2信号为零，其激励内阻和负载时的阻抗都相同（都是block dependent），但作为多天线辐射系统的一部分，二者是有显著差别的，端口2零激励，有吸收功率的效果，所以天线系统的接受功率小了，系统辐射功率就提高了。要根据实际工作状态来决定用哪个设置，比如端口1激励的时候，端口2是接收状态，还是负载接地，得到的就是不同的系统辐射效率。

 

 

 

总结：

天线本身的辐射功率：rad. efficiency [ac]= power radiated / power accepted

多天线耦合的系统辐射功率：system rad. efficiency [ac] = power radiated / power accepted [ds]

多天线系统的系统总功率：system tot. efficiency [ac] = power radiated / power stimulated [ds]

 

1.这里我们只用个小电容移动了工作频率，随便"匹配"的电路，只是为了演示不同的效率计算。

2.验证效率和功率时，频率点要选在监视器频点上，其他频值都是估值，不够准。

3.偶尔会见到效率大于一的频点，可通过功率结果图验证辐射效率，通常都是计算误差，建议增加精度和收敛，加密网格，用更实际的材料模型，加大背景距离等。

4. power accepted (ds) 是受端口2的影响的，取决于是负载还是激励端口，负载不等于等负载的零信号激励端口。因为端口是可以吸收b2能量的，也就是有s21和没有s21的区别。

5. 用功率相除验证效率时，用小数点后6-7位，才能都对准。

6.   旧版本cst中，可见另一个总效率tot. efficiency [ac]，等同于系统总效率。

 

（内容、图片来源：cst仿真专家之路公众号，侵删）

 

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