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Les antennes sont un élément essentiel des systèmes de communication mobile. Avec le développement des technologies de communication mobile, les formes d'antennes sont de plus en plus diversifiées et les technologies de plus en plus sophistiquées. À l'ère de la 5G, le MIMO à grande échelle et la formation de faisceaux sont devenus des technologies clés, poussant les antennes vers l'activation et la complexité. L'approche de conception d'antenne doit également évoluer avec le temps, en utilisant des méthodes de simulation avancées pour répondre aux exigences de conception complexes et répondre aux exigences de performance croissantes des antennes 5G era.5g et à réseau phasé. L'ère 5G sera extrêmement riche en applications. Les réseaux 5G doivent s'adapter à des scénarios tels qu'une large bande passante, une grande fiabilité, une faible latence et de grandes connexions. Cela nécessite une antenne 5G pour prendre en charge plus de canaux, un réglage flexible du faisceau en temps réel et un support pour les communications haute fréquence., Sa principale direction de développement est l'antenne active massive MIMO. Le MIMO à grande échelle peut améliorer efficacement les performances par rapport au MIMO traditionnel, basé sur la technologie Phased Array.
Par réseau contrôlé en phase, on entend un type d'antenne réseau qui modifie la direction du faisceau du diagramme de direction en contrôlant la phase d'alimentation des éléments rayonnants dans l'antenne réseau.
Le but principal d'une matrice phasée est de réaliser un balayage spatial du faisceau de la matrice, appelé balayage électrique. Les radars phasés étaient principalement utilisés dans les premiers temps pour les radars phasés militaires. Le radar à matrice phasée, en raison de sa vitesse de balayage rapide et de ses capacités Multi - missions, a été largement utilisé dans le domaine des radars militaires et est devenu l'un des symboles de la puissance militaire.
En outre, la technologie de matrice de phase est également largement utilisée dans les domaines civils tels que les prévisions météorologiques.
L'image contient ciel, extérieur, bâtiment la description a été générée automatiquement l'image contient ciel, extérieur, dôme la description a été générée automatiquement
Image tirée du Web. Radar d'alerte stratégique à gauche, radar météorologique à droite
Rappelant l'histoire du développement des communications mobiles, de la tendance de l'évolution des antennes de stations de base, on peut également voir que la technologie Phased Array est un choix inévitable pour améliorer la capacité du système et l'utilisation du spectre, réduire les interférences et améliorer la couverture à l'ère de la 5G:
Tout d'abord, des antennes passives aux systèmes d'antennes actives, ce qui signifie que les antennes peuvent être intelligentes, miniaturisées (co - conçues) et personnalisées. À l'avenir, le réseau deviendra de plus en plus détaillé et il sera nécessaire d'adapter la conception aux scénarios qui l'entourent. Par exemple, le déploiement des stations dans les zones urbaines serait plus raffiné que la simple couverture. Les communications 5G utiliseront des bandes de fréquences élevées et les obstacles auront un impact énorme sur les communications. Une antenne personnalisée peut fournir une meilleure qualité de réseau.
Deuxièmement, la systématisation et la complexité de la conception des antennes, telles que les réseaux de faisceaux (qui permettent le multiplexage spatial), les faisceaux multiples et les bandes multi / HF. Ceux - ci imposent des exigences élevées sur les antennes, ce qui impliquerait l'ensemble du système et des problèmes de compatibilité. Dans ce cas, la technologie de l'antenne a dépassé la notion d'élément et est progressivement entrée dans la conception du système.
Conception de simulation de réseau phasé la conception d'un réseau phasé peut être divisée en deux parties: le réseau d'antennes et le réseau de formation de faisceaux. Conception du réseau d'antennes la conception du réseau d'antennes nécessite la détermination de la forme et des caractéristiques du diagramme directionnel des éléments rayonnants, de l'arrangement du réseau et de sa forme d'alimentation, etc. la conception du réseau détermine directement les caractéristiques rayonnantes du réseau phasé, Tels que le gain d'antenne, la largeur de lobe et la portée de balayage maximale, etc., sont l'une des clés de la conception de réseau phasé. Conception et optimisation des cellules rayonnantes le choix de leurs cellules rayonnantes est soumis à certaines exigences et contraintes du fait que les antennes à réseau phasé présentent des caractéristiques de balayage de faisceaux. Il existe deux types d'antennes qui conviennent généralement comme éléments rayonnants à réseau phasé:
Antennes d'ouverture telles que guides d'ondes ouverts, antennes à fente de guide d'ondes, antennes à patch microruban, etc.; Les évolutions unipolaires ou dipolaires symétriques, telles que les vibrateurs symétriques imprimés, les antennes à fente conique, etc. À l’ère de la 5G, de nouvelles ressources spectrales importantes ont été introduites pour obtenir des capacités de canal plus élevées, ce qui impose des exigences plus élevées pour les caractéristiques à large bande des unités rayonnantes. En plus de l'ajout d'une nouvelle bande de fréquences à la bande Sub 6 GHz, une bande d'ondes millimétriques à haute fréquence a été ajoutée, ce qui impose des exigences plus strictes en matière de forme et de technologie de traitement des unités rayonnantes. En outre, dans la tendance à l'intégration, la miniaturisation et la légèreté sont devenues des exigences essentielles pour la conception des antennes. En résumé, la forme de l'unité rayonnante est principalement un patch microruban et un dipôle demi - onde, le processus est principalement sous la forme d'un PCB et d'un vibrateur en plastique.pour la conception analogique de l'unité rayonnante, il est particulièrement crucial de résoudre avec précision les performances dans la bande de fréquence de fonctionnement. Les propriétés complexes des matériaux et de la géométrie des cellules rayonnantes des antennes 5G, ainsi que les propriétés de l'ultra - large bande et de la multibande, posent d'énormes défis pour la conception de la simulation des cellules rayonnantes.
La technologie de maillage adaptatif automatique (Adaptive Mesh) unique en son genre dans ANSYS HFSS, combinée à la technologie de maillage à large bande (BAM), permet d'obtenir une maille efficace et précise sur toute la bande de fréquences, et donc une réponse précise sur toute la bande.
Lors de la conception de simulation, il est important de trouver rapidement une conception optimisée des éléments rayonnants.
ANSYS HFSS permet un réglage rapide de la dérivée et une analyse de sensibilité basée sur un modèle paramétrique.
Trouver rapidement les bonnes valeurs de variables, mieux comprendre comment les variables affectent les performances et réduire le temps de développement; Clarifier la catégorie de paramètres la plus influente, en mettant l'accent sur les paramètres de conception de haute sensibilité, ce qui rend la conception robuste. Après l'analyse de la dérivée, en fonction des résultats de l'accord, les variables clés peuvent être filtrées et l'unité de rayonnement optimisée automatiquement dans HFSS pour obtenir le meilleur paramètre s, diagramme directionnel de l'antenne, Distribution du champ électromagnétique et autres indicateurs de résultats.
L'optimisation rapide dans les grands espaces paramétriques et les états d'espaces multiparamétriques a toujours été un grand défi pour les concepteurs. La méthode d'analyse Doe (Digital Experiment) est une technique avancée pour résoudre ce type de problème. Designxplorer, l'outil Doe de HFSS, peut aider à accélérer le processus d'optimisation de la conception des éléments de matrice. Avant l'optimisation, l'espace de conception doit être suffisamment exploré et optimisé pour réduire le nombre de simulations. Déterminer rapidement la faisabilité de la conception.
En outre, le dernier mode rapide de HFSS peut fournir des résultats de simulation rapides des tendances de conception pour les premières étapes du cycle de conception du produit sans réduire considérablement la précision de la solution. Comme la conception est presque terminée, la fonction de quasi - précision HFSS est utilisée pour la vérification de haute précision avec un réglage simple du curseur.
2. Analyse rapide des matrices de méthode cellulaire la sélection et l'optimisation de la conception des cellules Phased Array sont la clé de la conception Phased Array. Ce processus implique la sélection et l'optimisation de nombreux schémas et paramètres. Une analyse rapide et une analyse optimisée pertinente sont donc particulièrement importantes. Par exemple, l'espacement des cellules à réseau phasé est l'un des paramètres importants qui affectent les caractéristiques de rayonnement d'une antenne à réseau phasé.
Si la distance entre les cellules est trop faible, l'effet de couplage mutuel entre les cellules augmente au détriment d'une configuration précise de l'amplitude et de la phase d'alimentation de l'élément de réseau phasé, de sorte qu'une partie de l'énergie est stockée dans la zone de champ proche à l'avant et ne peut pas être efficacement rayonnée; De plus, les motifs dans le réseau de cellules sont également déformés et des angles morts de balayage apparaissent lorsque l'antenne du réseau est balayée à un grand angle.
Lorsque le pas des unités est trop grand, des lobes de réseau nuisibles apparaîtront dans l'espace visible physique de l'antenne à balayage de phase. Comme le niveau des lobes de réseau est égal au niveau des lobes principaux, l'énergie du faisceau de l'antenne à réseau phasé dans la direction de rayonnement principale sera fortement réduite.
Par conséquent, la conception et l'optimisation de la disposition des tableaux sont particulièrement critiques. Lors de la conception d'une façade, les ingénieurs ont besoin d'une méthode de simulation qui peut être optimisée rapidement et à plusieurs reprises pour obtenir un espacement approprié des cellules.
La méthode cellulaire dans ANSYS HFSS peut aider les ingénieurs à évaluer rapidement l'espacement des cellules et les performances des cellules dans le réseau à un stade précoce de la conception du réseau d'antennes.
