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。
で 無線技術 多くの携帯機器における無線システムの数は増加し続けている, そして、物事の新興のインターネットと5 Gアプリケーション, この傾向はまだ高まっている. この傾向は無線周波数設計者に挑戦をもたらした, 彼らが同時に働いているいくつかのラジオシステムのパフォーマンスを確実にする必要があるので, しかし、また、干渉と電力損失を最小にする必要があります.
マルチシステム設計の課題について. アンテナの進化におけるアンテナ素子数の増加は主要な傾向である, 上記のマルチシステムトレンドと一致する. しかし, アンテナダイバーシチ, 多重入力多重出力およびビームフォーミング技術は、さらにこのプロセスを促進した. 同時に, デバイスのサイズを増やすことができないので, アンテナ密度が増加する. これは順番に結合増加につながる, のデザインの主な課題の一つです マルチアンテナシステム.
Coupling between antennas
Since antennas are essentially resonant structures, 近接しているアンテナの間に結合があるかもしれない. アンテナ間の距離が非常に近いならば, そしてそれらの動作周波数は互いに接近している, 共振は強い. 他の物理構造と同様である, アンテナは、通常、それらの最も低い周波数または基本周波数の倍数倍音で共振する. したがって, the antenna suitable for 3GPP band 3 (1710 -1880 MHz) and the 5 GHz antenna (5170-5835 MHz) may have three strong harmonic resonances. コンパクトデバイスにおけるアンテナ放射パターンは、通常等方性である. アンテナ指向性は、交差偏波を通して分離するために用いることができるが, このアプローチは最も簡単な場合にのみ機能する. 例えば, 最も理想的な場合, ダイポール軸に沿ったゼロ放射の双極子パターンは、そのパターン特性を通して3つのアンテナを分離することができるだけである. The number of peripheral antennas often exceeds the number of antennas located in the near field of each other (Figure 1), そして、工業デザインはアンテナを最適電磁位置決め方法に置くことができない. したがって, 私たちはある程度の結合を扱わなければならない.
異なる無線システムは、RFフロントエンドのフィルタによって効果的に分離されているが、依然として複数の理由があり、アンテナ間の結合効果は慎重に扱う必要がある。第1に、複数の入力多重出力システムは、異なるタイプのアンテナ間の同じ周波数帯域を有する。第二に、高調波周波数での強い結合は、送信機Aの相互変調信号を受信機Bの動作周波数帯域に結合させることができ、フィルタはまた、通過帯域アンテナと同様の高調波周期を示すことができる。第3に、フィルタ停止帯域は通常50オームの回路環境に適しており、アンテナインピーダンスは50オーム以外の任意の値であってもよく、実際の通過帯域は設計値から大きく逸脱するので、通常、阻止帯域が通過帯域に近いときにのみ性能が向上する。これは、システムAのフィルタがシステムBからシステムAへの結合電力を漏出し、システムAの感度低下とシステムBの電力損失をもたらすことを意味している。最終的に、小型アンテナの放射効率は非常に劣る。言い換えれば、無線システムが完全にフィルタリングされても、周囲のアンテナは結合電力の大部分を消費する。
このような問題を回避するためには，アンテナシステムに対する新しい解析手法と最適化手法を提案する必要がある。
なぜ既存の分析方法はそれに対処できないのか？
従来、3つの異なるアンテナシステム解析法を用いた。
1）測定ベースの方法：多ポート方式のSパラメータを多ポートベクトルネットワークアナライザ（VNA）で特徴づけ、各アンテナに対応する放射パターンを無響室に設置された手動測定器で測定する。
一般的な無線周波数シミュレータは、アンテナシステムの回路を解析することができるが、放射線量の量と効率には何ら影響を与えない。
3）アンテナ系の電磁界シミュレーションシステムは、柔軟な仮想モデルを用いて手動測定装置を取り替え、従来の電磁ソフトにも大量のアナログデータ後処理機能を内蔵している。
上記の方法は、マルチアンテナ方式において相互結合項を正しく扱うことができない。方法1については、放射効率は各ポートの端子と3 D放射パターンの重ね合わせに依存するので、正確に放射効率を計算する方法もトリッキーな問題である。さらに、放射効率データは、通常、S -パラメータではなく、周波数格子点によって定義される。典型的な12アンテナシステムは132相互結合項を含む。合計効率を計算するために，方程式の多くの結合項を手動で記述する必要がある。
端末に関連する結合損失と放射効率を考慮すると，通常，電磁シミュレータはマルチアンテナ問題に適しており，各アンテナの総効率を計算できる。明らかに、電磁シミュレータはネイティブ形式でネイティブプロジェクトの放射パターンをサポートしているが、残念ながら、放射パターンの標準フォーマットは存在しない。これは、実際には、各電磁シミュレータは、独自の放射パターン形式を持ち、モードデータは、Sパラメータファイルなどの異なるシミュレータ間で共有することはできません。
しかし、電磁シミュレータもブラインドスポットがあります。整合回路やフィルタ等を介してアンテナポート端子に到達する場合、回路構成要素とそのモデルを必要とする。RFシミュレータはコンポーネントライブラリにより多くの注意を払っており、実際のコンポーネントモデルは、システム全体を解析するときには通常重要である。加えて、これは全体的な効率だけでなく、回路の異なる部分を接続するコンポーネント損失、電圧および電流も含む。この種の性能を分析するとき、RFシミュレータは強力であるが、全体的な効率を分析するとき、それらは確かに不満足である。
すべての中で，電磁界シミュレータはアンテナから自由空間への入力に適しており，無線周波数回路シミュレータは，増幅器からのs行列ポートに対してアンテナ入力の特性化に適している。上記の2つの方法を組み合わせることができる解析方法はありますか？
new method
New software has been developed, 電磁波と無線周波数回路シミュレータの利点を組み合わせて マルチアンテナシステム, 自動回路合成によるシステム性能の最適化.
アンテナシステムの性能を向上させるのは、比較的単純な整合回路とデカップリング回路である。しかし、すべての上記の要因が正しく考慮されるのを確実にする必要があるなら、そして、同時に、あなたは正しくシステムパフォーマンスを特徴づけなければなりません。
新しい方法は、Optenniラボラジオ周波数設計自動化ソフトウェアプラットフォームに埋め込まれています。長年の発展の後、それは継ぎ目なくマルチアンテナ・システムの電磁波と回路問題をつなぐことができました。電磁界を楽しみにして、マルチポートSパラメータマトリックスに加えて、様々な業界標準電磁界シミュレータ形式の3 D放射パターンもサポートされている。主なアイデアは“各問題に最適なツール”を提供することですので、プラットフォームは、データの入力と出力の面で可能な限り中立です。与えられた構造の下のNアンテナシステムのために、NXN Sパラメータ・マトリックスとN -放射パターン（周波数以上）は、線形アンテナシステムの「アンテナ入力から自由空間への」完全な特性を実現することができます。
アンテナ入力端子の電圧／電流値に応じてフィールドを重み付け、加算することにより、マルチアンテナシステムの線形性を計算することができる。回路解析は、アンテナポートで整合素子、フィルタ、および異なる端子を考慮するだけでなく、マトリックスによって表されるポート間の電力結合効果も含まれる。すべてのアンテナパターンを重み付けし重ね合わせることにより、得られた全放射パターンを用いて、各アンテナの放射効率を正確に計算することができる。回路アナログ（電圧、電流）と電磁アナログ（放射パターン）を組み合わせるプロセスは、2つのフィールドを関連付けることである。
前述したように、任意のアナログドメインは単独で使用するのに十分ではない。回路アナログドメインは、放射効率を完全に無視し、実際の状況におけるいくつかのアンテナの放射効率は30 %以下と低くすることができる。電磁シミュレーションドメインは、各放射パターンの対応する加重値を計算することができず、結果として不正確な放射効率をもたらす。通常、電磁アナログ領域は、増幅器とアンテナ入力との間の様々な回路構成要素の損失を無視することが重要であり、このタイプの損失は、全損失の高いパーセンテージを占める。
これらのシミュレーションドメインの組み合わせが明らかに有用であるので、解析ツールはさまざまな程度の統合または共同処理をドメインの間で提供する。しかし、すべての以前の解決と比較して、Optenni Labは、3つの完全に異なる特性を持ちます：1）電磁シミュレーションツールの無知を考慮してください;2 )回路の観点から自動トポロジー合成へ3）システム展望から，アンテナ数を特別に設計する。
トポロジー合成の利用?
高結合コンパクトマルチアンテナ問題は、すべてがすべてに依存することを意味する, 言い換えれば, すべてのアンテナを整合し、一貫して最適化しなければならない. アンテナAの整合回路の選択は、アンテナBの整合回路の選択方法に影響する, C, D等. マルチポート問題のために, マッチング可能なトポロジーの数は、マッチングコンポーネントの数とポートの数と共に指数関数的に増加する, 自動合成のためにさえ, この単純で粗野な方法はまだ賢明ではない, 手動で各トポロジを設定する! しかし、我々は問題を対処するのがより簡単にするために若干の合理的に簡素化された仮定を採用することができます. これらの仮定は最終的に結合マルチポートマッチング問題を解く有効性を決定する, しかし、トポロジー合成法がシステム性能を正しく特徴付けることができないなら、注意しなければなりません, その方法はほとんど役に立たない. したがって, 解析能力は合成と最適化能力に先行しなければならない. デザインプラットフォーム開発の展望, これらの機能は独立した属性である, しかし、ユーザーの視点から, これらの能力は明らかに密接に関連している.
Synthesis solution
The "black box" at the front of the antenna is the basic form of an automatic synthesis solution to produce an optimized matching circuit. The total efficiency of these matching circuits will be optimized (considering component loss and antenna radiation efficiency, そして様々な分解メトリクスが得られる, ミスマッチ損失など, 総送電/RFリンク損失, and total efficiency). これらのデータもパワーバランス図に表示される. 図2及び3は、フォーカスがS 11にあるときの共通の最適化トラップの結果を示す. 良いインピーダンス整合は良好な性能を保証しない. したがって, it is important that the optimization tool must be able to identify the actual influencing variables
The Optenni Lab discrete component library integrates actual component models from multiple supplier product libraries. 結果的に, 損失と電圧/各整合要素の電流値を正確に計算することができる. 加えて, このメソッドは、コンポーネントの定格値を識別することができますし、設計者が警告値は、ダメージを避けるために超えて超えて警告. 高出力・高周波設計支援, この方法はマイクロストリップ合成の機能を実現し，自動的に不連続モデルを加えた. 同時に, ハイブリッドデザイン, 離散成分とマイクロストリップ線路の統合. 例えば, 直流阻止コンデンサの使用, または集中直列インダクタの代わりにマイクロストリップ線路セグメントの使用.
回路設計をマッチングする重要な部分は、PCBレイアウトである。Optenni研究所は、任意のレイアウト（図4）との統合をサポートするためにPCBレイアウトを特徴づけるために、一連の電磁シミュレーション多ポートSパラメータモデルを使用する。簡素化されたレイアウト特性化はマイクロストリップの助けを借りて構築することもできる。両方の場合において、合成の重要な構成要素は、汎用反応器、またはインダクタ（インダクタ）または容量性リアクタ（キャパシタ）である。したがって、レイアウトがPI型またはT型トポロジのような特定の形状に固定されていても、LとCの2 n次元の代わりの組み合わせが必要である。Optenni研究所は、これらのすべての構造を合成し、パフォーマンスに応じてリスト内の最適化された回路をソートします。
一般に, RF鎖の他の構成要素を考慮する必要がある, バランのような, フィルタ, 送電線/ケーブル, とスイッチ. このような無線周波数成分は、50オームの回路環境に適している, しかし、前述の通り, アンテナインピーダンスは50オームから著しくずれている, したがって、各構成要素は、適切なインピーダンス環境ではもはやない. Optenni研究所は、設計目標の全体的なチェーン最適化機能を達成するために、RFチェーン上の複数のアンテナインターフェースにマッチする合成モジュール構成要素を導入した, 通過帯域の残りの部分の全放射電力と必要な阻止帯域性能を最大化するような. 図5はセットアップ回路図を示す.
それに応じて、設計フォーカスは、マッチングコンポーネント値の小さな変化に起因する感度問題にある。時には一見した最適解は、迅速な検査の間、良いように見えますが、結果は、成分値の小さな変化がシステム効率を減らすことができるので、派手であることを証明します。図6は、「最適」解の効率が5 %の部品公差により著しく減少される例を示す。対照的に、定格性能の3番位のトポロジーは最も安定した応答値を示す。Optenni研究室は、この公差感度に応じて自動的に並べ替え、マニュアル分析と比較して、コストを大幅に削減することができます：代替のトポロジの数十または何百もご利用いただけます。
Multi-antenna specific analysis and synthesis functions
The traditional multi-antenna design relies on the radiating element to achieve resonance at the required frequency, そして、アンテナ間のアイソレーションは、物理的分離, しかし、これは工業デザイン要因によって制限されます. コンパクトデバイス用, 物理的分離は制限がある, そして、カップリング効果は大きな課題をもたらすかもしれません. 加えて, のために PCBベストデザイン, マッチングシステムの放射パターンと放射効率を計算できることが重要である.
結合効果が強いとき、アンテナAは励起されるので、アンテナBは電流を誘導し、アンテナAの遠方電界放射パターンに影響を及ぼす。これらの誘導電流はアンテナ素子の端子に依存する。複合遠方場の重ね合わせを通して全放射パターンを計算した。次に、放射効率を全遠方場から計算する。
