Antenna Magus — программный инструмент для ускоренного проектирования и моделирования антенн. Проверенные модели антенн можно экспортировать в CST Studio Suite® из огромной базы данных, содержащей более 350 моделей.
Конструкция антенны для подключенного домашнего мультимедийного устройства
По мере утверждения Интернета вещей (IoT) все больше и больше подключенных устройств проникают в современный дом. «Соединения», конечно же, беспроводные, и антенны являются ключевой технологией, обеспечивающей эту беспроводную связь. В этой статье будет использоваться пример интеллектуального проектора (рис. 1), чтобы рассказать о методах и инструментах моделирования, которые позволяют быстро разрабатывать и тестировать новые концепции антенн для подключенных устройств с поддержкой IoT на очень ранней стадии проектирования, что приводит к устройству. с улучшенными возможностями подключения и сокращенным общим временем проектирования.
Рисунок 1. Умный проектор "Beamy".Проектирование антенны не является изолированным видом деятельности. Антенный инженер должен идти в ногу с изменяющимися ограничениями на нескольких этапах динамического цикла проектирования продукта, имея возможность быстро реагировать на вопрос о том, сколько антенн какого типа следует разместить в устройстве, чтобы обеспечить приемлемую связь. ссылки. Текущие стандарты связи представляют непосредственный интерес, но инженер по антеннам также должен быть подготовлен для изучения концепций будущих стандартов, таких как 5G. Описанные здесь инструменты и подходы позволяют инженеру сделать именно это.
Рисунок 2. Три итерации дизайна алюминиевой рамы проектора. Возможные места расположения антенн отмечены зеленым.Выбор антенны
Антенны предназначены для подключения устройства к определенным стандартам связи — в данном случае WLAN 2.4 и Bluetooth — поэтому оно должно эффективно работать в соответствующих частотных диапазонах. Ключевым ограничением в компактных устройствах, таких как наш проектор, является количество места, доступного для антенн. Один из вариантов — приобрести готовый антенный модуль у поставщика и выделить для него место на печатной плате (PCB). Однако лучшую производительность и большую гибкость конструкции можно получить, используя несколько специально разработанных антенн, встроенных в подходящих местах. Сочетание инструментов для проектирования антенн Antenna Magus и CST Studio Suite делает индивидуальную разработку реалистичной.
Поскольку конструктивные ограничения устройства меняются в течение нескольких циклов проектирования — см., например, диапазон форм корпуса проектора и доступные положения антенны на рис. 2 — способность Antenna Magus к проектированию на основе ограничений неоценима. Учитывая диапазон частот и ограничение по размеру, Antenna Magus создает краткий список подходящих типов антенн, который инженер по антеннам может дополнительно отфильтровать визуально.
Изменения в доступном пространстве могут быть введены в ограничения в Antenna Magus.
Обратите внимание: Практика для студентов в Дании: возможности трудоустройства и плюсы.
Список автоматически обновляется, и новые конструкции параметрических антенн помещаются в начало списка. Наличие ряда опций важно, так как это позволяет инженеру найти компромисс с точки зрения производства, питания и надежности, а также для того, чтобы выбрать дополнительные антенны для обеспечения лучшего общего покрытия приема.Рабочий процесс размещения антенны
Первоначальная конструкция антенны не рассчитана на конкретное размещение. Характеристики антенны сильно зависят от ее положения в устройстве, поэтому необходимо оценить этот эффект и скорректировать конструкцию антенны или добавить согласующую схему, чтобы она по-прежнему работала в соответствии со спецификацией.
Чтобы быстро исследовать несколько возможных конфигураций, важно, чтобы настройка и моделирование модели были надежными и быстрыми, а соответствующие ключевые показатели эффективности (KPI) производились напрямую без дополнительных действий пользователя. Эффективной настройке имитационной модели способствует платформа моделирования системных сборок (SAM), которая позволяет легко собирать несколько компонентов, каждый из которых вносит свою геометрию, материалы и настройки сетки в полную модель устройства, как показано на рис. 3.
Рисунок 3. Точное моделирование во временной области может быть выполнено за короткое время для полностью детализированного устройства без упрощения шестигранной сетки с технологией идеальной аппроксимации границ для создания сетки сложной геометрии CAD.Моделирование во временной области на основе шестигранной сетки с технологией идеальной аппроксимации границ (PERFECT BOUNDARY APPROXIMATION -PBA) для точного разрешения сложной CAD без упрощения или исправления дает все соответствующие результаты – S-параметры ближнего поля (рис. 4) и дальнего поля (рис. 5) – быстро.
Рисунок 4. Распределение электрического поля на частоте 2.5 Ггц для антенны, испытанной в потенциальном месте.
Рисунок 5. Диаграммы направленности в дальней зоне для двух идентичных антенн, установленных в двух местах внутри проектора.При установке нескольких антенн интерес представляет не только их индивидуальное поведение в дальней зоне, но и их совокупная производительность. Автоматическая постобработка позволяет оценивать такие параметры, как охват общего шаблона сканирования (TSP), как показано на рис. 6.
Рисунок 6. Общая схема сканирования показывает, как две антенны в дальней зоне могут дополнять друг друга, обеспечивая покрытие во всех направлениях. В этом случае 57.6% сплошной сферы можно ожидать усиления антенны лучше 0 дБи, что лучше, чем у изотропного излучателя.TSP дает максимальное усиление любой антенны в каждом направлении и может использоваться в качестве показателя качества для сравнения нескольких сценариев размещения антенн друг с другом. Тип заметной разницы между конфигурациями, показанными на рис. 7, нельзя было предсказать без использования моделирования.
Рисунок 7. Разница между, казалось бы, похожими сценариями размещения антенны может быть существенной. В этом случае комбинация антенн вверху дает эффективность покрытия 0дБ на 27% выше, чем комбинация внизу.Заключение и перспективы
Чтобы спроектировать функционирующий сайт связи для сложного бытового электронного устройства, инженеру по антеннам нужны инструменты, которые позволят ему быстро и точно оценить несколько сценариев проектирования интегрированной антенны. Инструменты и методы, описанные в этой статье, демонстрируют жизнеспособный подход. По мере увеличения полосы пропускания связи и утверждения более высоких частотных стандартов, таких как 5G, новые антенные технологии могут стать жизнеспособными. Антенна, вероятно, должна быть спроектирована как неотъемлемая часть самого корпуса устройства. Потребуется мультидисциплинарное моделирование в различных физических областях, а сочетание и взаимодействие инструментов, доступных через платформу 3DEXPERIENCE, создаст идеальную среду для устойчивых инноваций в будущем.
#ANTENNA MAGUS #SIMULIA #CST STUDIO SUITE #CST #НАУКА #наука и техника #наука и образование #3д моделирование #антенна
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Antenna Magus - Конструкция антенны для подключенного домашнего мультимедийного устройства.