HFSS仿真喇叭天线阵列方向图出现异常

Question

我想设计一个工作在140GHz的喇叭天线阵列，使用HFSS进行仿真。
喇叭天线采用H面喇叭天线，天线的尺寸和视图如下图：

喇叭的侧壁设置为PerfectE，激励设置为waveport，

单天线的仿真结果没有问题，增益为8.0dB

构造1×4的天线阵列，阵元间距设为1mm
喇叭的侧壁设置为PerfectE，激励设置为waveport

得到了异常的方向图

旁瓣特别大，且主瓣的增益仅为8.7

请问出现这样的结果是仿真设置过程中出现了什么问题吗？

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

根据你提供的信息和图片，我尝试分析可能出现的问题并给出建议。在设计和仿真喇叭天线阵列时，需要注意多个方面，包括天线设计、阵列布局、仿真设置等。下面是一些可能的原因和解决方案：

1. 阵列布局和阵元间距：确认你的天线阵列布局是否正确，特别是阵元间距。确保阵列中的每个天线单元按照预期排列，并且间距设置为正确的值（在此为1mm）。尝试重新检查和调整天线阵列布局。
2. 边界条件设置：确保你正确地设置了边界条件。在喇叭天线的侧壁使用PerfectE边界条件是正确的选择，这有助于模拟无限大的空气区域。同时，确保其他边界条件也设置得当，以避免不必要的干扰和反射。
3. 激励设置：确认激励源（waveport）的设置是否正确。检查波端口的位置、方向和阻抗等参数是否与实际设计相符。
4. 网格划分和求解精度：在HFSS中进行仿真时，网格划分的质量和解的精度对结果有很大影响。尝试细化天线附近的网格，以提高仿真的准确性。同时，确保求解器的设置（如迭代次数、收敛阈值等）足够精确以获取可靠的结果。
5. 阵列效应和互耦：当构建天线阵列时，天线单元之间的互耦效应会变得重要。互耦可能会影响天线的辐射性能，导致旁瓣增大或主瓣增益下降。考虑对互耦效应进行更详细的分析和建模。
6. 仿真模型完整性：确认你的仿真模型是否完整且正确导入所有必要的组件和设置。有时候，模型中的微小差异或遗漏的设置可能导致仿真结果异常。

为了更准确地诊断问题，你可以尝试以下步骤：

1. 重新检查并确认所有设置和参数的正确性。
2. 尝试简化模型，例如先单独仿真单个喇叭天线单元，验证其性能是否正常。
3. 然后逐步增加复杂性，例如先仿真单个天线阵列，观察旁瓣和主瓣的变化情况。
4. 对比仿真结果与理论预期，找出差异并调整设置。

如果问题仍然存在，建议进一步详细检查和调整仿真设置，或考虑咨询HFSS的专家或社区以获取更专业的帮助。通过排除故障和逐步调试，你可以更接近问题的解决。