精密PCB製造、高周波PCB、高速PCB、標準PCB、多層PCB、およびPCBアセンブリ。
アンテナは移動体通信システムの重要な部分である. モバイル通信技術の開発, アンテナ形態はますます多様化しつつある, そして、テクノロジーはますます複雑になっている. 5 G時代に入る, 大規模MIMO そしてビーム成形は重要な技術となっている, これは、活性化と複雑さの方向にアンテナの進化を促進する. アンテナ設計法もまた時代とともに歩む必要がある, 複雑な設計要件に対応するための高度シミュレーション手法を採用する, そして、5 G時代のアンテナの増加する性能要件を満たす.
5G and phased array
The 5G era will be extremely rich in applications. 5 Gネットワークは、大きな帯域幅のようなシナリオに適応する必要があります, 高信頼性, 低遅延, 大きな接続. これは、より多くのチャンネル, フレキシブル実時間ビーム調整, 高周波通信をサポート., その鍵の進化方向は 大規模MIMO アクティブアンテナ. 従来のMIMOに比べて, 大規模MIMO フェイズドアレイ技術に基づいてコアの性能を効果的に向上させることができる.
いわゆるフェイズドアレイとは、アレイアンテナ内の放射素子の給電位相を制御することにより指向性パターンのビーム方向を変えるアレイアンテナの一種である。
フェイズドアレイの主な目的はアレイビームの空間走査を実現することである。フェイズドアレイは主に初期のフェーズドアレイレーダの軍用で使用された。その速い走査速度と強いマルチタスク能力のために、フェイズドアレイレーダーは広く軍事レーダーの分野で使われて、軍事力のシンボルの1つになりました。
さらに、フェイズドアレイ技術は、天気予報などの民間分野でも広く使用されている。
画像は、空、屋外、建物の説明が自動的に生成されている建物が含まれ、空、屋外、ドームの説明が自動的に生成されている
画像は、インターネットから来ている。左の写真は戦略的な早期警戒レーダー、右の写真は、天気レーダーです
移動通信の発展の歴史を振り返って，フェーズドアレイテクノロジーがシステム容量とスペクトル利用を改善し，干渉を減らし，5 G時代のカバレッジを向上させるための必至の選択であることを，基地局アンテナの発展傾向から見た
まず、受動アンテナから能動アンテナシステムまで、これは、アンテナがインテリジェントで、小型化（共設計）され、カスタマイズされ得ることを意味する。今後，ネットワークがますます詳細になり，周辺シーンに応じて設計をカスタマイズする必要がある。たとえば、都市部の駅の配備は、より簡単な報道よりむしろ洗練されます。5 Gコミュニケーションは高周波数帯を使用します、そして、障害はコミュニケーションに大きな影響を及ぼします。カスタマイズされたアンテナは、より良いネットワーク品質を提供することができます。
第二に、ビーム配列（スペース分割多重化を達成する）、マルチビーム、および複数／高周波帯域のようなアンテナ設計のシステム化と複雑さ。これらはすべて、システム全体と互換性の問題が含まれますアンテナに高い要件を転送します。この場合、アンテナ技術は部品の概念を凌駕し、次第にシステムの設計に入った。
Phased Array Simulation Design
The design of phased array can be divided into two parts: antenna array and beamforming network.
Antenna array design
The アンテナアレイ設計 放射素子の形状及びパターン特性を決定する必要がある, 配列の配置とフィードフォーム, etc. アレイ設計はフェイズドアレイの放射特性を直接決定する, アンテナ利得, ローブ幅と最大走査範囲など, フェイズドアレイ設計の重要点の一つ.
1. Design and optimization of radiating unit
Because the phased array antenna has beam scanning characteristics, 放射ユニットの選択は特定の要件と制限を有する. There are two types of antennas that are generally suitable as phased array radiating elements:
Aperture antennas, オープン導波路, 導波管スロットアンテナ, マイクロストリップパッチアンテナ, etc.;
Monopole or symmetrical dipole evolution, プリント対称バイブレータ, テーパスロットアンテナ, etc.
5 G時代に, より高いチャネル容量を得るために, 多くの新しいスペクトル資源が導入された, 放射ユニットの広帯域特性の要求が高い. サブ6 GHz周波数帯域における新しい周波数帯域の追加に加えて, 高周波ミリ波周波数帯域も加えられた, これは、放射ユニットのフォームと処理技術により厳しい要件を持っています. 加えて, 統合の下で, 小型軽量化がアンテナ設計の基本要件となっている. 要約する, 放射素子の形状は主にマイクロストリップパッチと半波ダイポールである, そして、このプロセスは主に PCB プラスチックバイブレーター.
放射ユニットのシミュレーション設計, 動作周波数帯域における性能を正確に解決することは、特に重要である. 5 Gアンテナ放射ユニットの複合材料と幾何学的特性, 超広帯域および多周波数帯域の特性と同様に, 放射ユニットのシミュレーション設計に大きな課題をもたらした.
ANSYS HFSSにおいて、広帯域メッシュ化技術（BAM）と組み合わせた独自の自動適応メッシュ化技術（適応メッシング）は、全周波数帯域においてメッシュを効率的かつ正確に得ることができ、それにより、全周波数帯域において正確な応答を得ることができる。
シミュレーション設計過程では，放射素子の最適設計を迅速に見つけることが重要である。
ANSYS HFSSはパラメータ化されたモデルに基づいて微分高速チューニングと感度解析を行うことができる。
すばやく正しい変数値を見つける, 変数が性能にどのように影響するかをよりよく理解する, and shorten the development time;
Clarify the most influential parameter categories and focus on highly sensitive design parameters to make the design robust.
派生分析後, チューニング結果に基づきます, キー変数をスクリーンアウトすることができます, そして、最適なSパラメータを得るために放射ユニットをHFSSで自動的に最適化することができる, アンテナパターン, 電磁界分布及びその他の結果指標.
大きなパラメータ空間とマルチパラメータ空間の状態での高速最適化は，常に設計者にとって大きな課題であった。doe（数値実験）解析法はこの種の問題を解決する高度な技術である。HFSSのDOEツールDesignxplorerは、配列要素設計最適化のプロセスを加速するのを助けることができます。最適化の前に，設計空間を完全に探索し，シミュレーションの数を減らすために最適化する。迅速にデザインの実現可能性を決定します。
加えて、HFSSの最新の高速モードは、製品設計サイクルの初期段階の設計トレンドの高速シミュレーション結果を提供することができます。デザインが完成に近づいているので、HFSS準精度関数は単純なスライダーセッティングを通して高精度検証のために使われます。
2. Fast analysis of element method array
Phased array unit selection and design optimization are key aspects of phased array design. このプロセスは、多くの計画とパラメタの選択と最適化を含みます. したがって, 迅速解析と関連最適化解析は特に重要である. 例えば, フェイズドアレイアンテナ間隔は、フェーズドアレイアンテナの放射特性に影響する重要なパラメータの一つである.
ユニット間の距離が小さすぎると、ユニット間の相互結合効果が増加し、これはフェイズドアレイ素子のフィード振幅及び位相を正確に構成するのには寄与しないので、エネルギーの一部は前面の近接場領域に格納され、効果的に放射されることができない加えて、アレーのパターンはまた、歪んでいる。そして、アレーアンテナが大きい角度でスキャンされるときに、走査ブラインドスポットは現れる。
単位間隔が大きすぎるときに、有害な格子ローブは位相走査アンテナの物理的に見えるスペースに現れる。格子ローブレベルはメインローブレベルに等しいので、主放射方向のフェーズドアレイアンテナのビームエネルギーは大幅に低減される。
したがって、アレイ配置の設計および最適化は特に重要である。フロントを設計するとき、技術者は適切なセル間隔を得るために繰り返し反復的に最適化できるシミュレーション方法を必要とする。
ANSYS HFSSにおける要素法は、初期の段階で、アレイ内の要素の間隔と性能を迅速に評価することができる アンテナアレイ設計.
