本文重点在于周期结构的有效仿真及其在天线罩设计中的应用。我们将讨论从单个元素到有限阵列的工作流程，以及其有效的仿真方法。
周期结构—天线单元
周期结构通常表现出有趣的电磁行为。超材料、人造磁性导体和频率选择表面（FSS）是基于周期结构应用的几个例子。FSS可作为一种潜在的方法，用于获得天线应用的定制频率滤波天线罩。
CST Studio Suite 可以使用两种通用方法处理周期结构。一个是应用本征模求解器，获得标准结果，如色散图，包括带隙和光折线曲线。第二种方法则基于Floquet定理，其中“考虑并激发期望周期结构的不同”的所谓Floquet模式。CST Studio Suite发现Floquet模式和其他端口之间的传输和反射（激励）存在于模型中。
单元天线仿真设置
为了开始FSS设计，我们考虑一个六边形点阵的天线单元，它由一个金属圆盘填充在中心，如图1所示。它在CST Studio Suite中使用频域解算器（F-Solver）和单元边界条件（Floquet模式分析）进行模拟。单元结构借助于频域解算器内提供的单元边界条件，对有限阵列进行Floquet模式分析，正如单元天线的反射系数所示。
图 1. 有限阵列Floquet模式分析图
图2.a)有一个频率，即19.12GHz，其中场主要穿透周期结构，而在其他频率有相对较大的反射。因此，可以确切地说，我们得到了一个带通滤波器。
图2.a)基于不同入射角的无限阵列反射系数 b）单元天线透明和不透明频率下的电场动图
基于有限尺寸FSS的天线罩
虽然基于无限周期拓扑的模拟始终是了解FSS工作原理的良好起点，但在有限尺寸FSS天线罩的假设下，应检查其性能。图3显示了从无限阵列到真实天线罩结构的完整流程。
图3. 天线罩周期结构的设计和分析流程
三种模拟FSS天线罩的方法
这里出现的问题是：应该使用哪个解算器或材质模型？为了解决这个问题，本文将介绍以下三种方法：
第一种方法是使用全波解算器，包括天线罩和天线的所有几何细节。虽然这种方法是最完整的方法，但它也是计算成本最高的方法。然而，CST Studio Suite提供了几种加速模拟时间的方法，如GPU硬件加速、分布式计算、MPI等。
第二种方法是使用全波解算器，同时借助CST Studio Suite中称为薄板材料的紧凑材料建模来表示天线罩。薄板材料将根据材料的堆叠层或散射矩阵数据进行定义。FSS的复杂几何结构被连续且紧凑的表示材料所取代，这在计算上是有利的。需要注意的是，薄板是一种基于平面波和一个入射角（叠加类型为正入射，S矩阵类型由用户定制）的近似模型。
第三种方法是将天线与天线罩模拟分离，在最合适的解算器中执行每种模拟，并通过场源建立这些模拟之间的链接。例如，这种混合解算器方法使我们能够使用渐近解算器（A-Solver），其中基于光线跟踪物理光学（PO）的算法用于模拟天线罩，而瞬态解算器用于模拟天线。这使得整个模拟的计算成本更低。此外，A-solver支持薄板材料，可以定义不同入射角下的菲涅耳反射和透射表。此功能提高了A-solver模拟的结果精度。
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