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| 24III-T33 2024-08-EBU-(郦小艳) Ansys HFSS 天线场路协同仿真方法.pdf |
Ansys HFSS天线场路协同仿真方法 |
2024-10-15 17:03:12 2024-10-15 17:03:12 |
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Ansys HFSS天线场路协同仿真方法
2024.10.15本文基于 Ansys HFSS 介绍一种协同仿真的设计方法。根据定义，协同仿真是指进行两种或多种仿真类型来仿真整个系统。可以将一种仿真结果输入到另一种仿真工具中，类似级联仿真场景。期间两个仿真工具中的结果被双向导入导出，形成动态链接。这些工具可以在同一个物理场中使用，例如电磁仿真与电路仿真相结合，或者在电磁场、热场等物理场之间使用，也可以在应力形变的结构场之间使用。这样将仿真工具组合在一起形成广泛的协同仿真应用。
面对天线向大阵列、有源化、系统化、集成化的发展趋势，Ansys 提供了完整的阵列天线系统仿真体系如图1-1。覆盖了天线单元、天线阵列到天线射频联合仿真全流程。此外，Ansys 深耕多年的电磁场仿真可以支持非常精准的参数模型提取，例如对系统里的滤波器等无源器件进行抽取，与天线构成更大规模的场路协同仿真，并进行散热分析和可靠性分析。
图1-1 Ansys 天线系统仿真体系
图1-2 高增益阵列天线协同仿真
图1-3 高增益阵列天线协同仿真
以 5G 天线应用为例如图1-2，5G 天线需要高增益相控阵，因此电磁场仿真与电路仿真结合以实现相位匹配和阻抗匹配。无论是与馈电网络还是与另一个信号线路耦合，都是为了更好地实现增益最大化。除此以外，我们还需要关心来自其他组件和环境的热量对天线性能造成的影响，这种情况下就需要添加热应力和结构应力的仿真。对于医疗应用如图1-3，在多元件的 MRI 研发过程种，HFSS 结合 Circuit 可以对 MRI 线圈进行调谐，无论是电场还是磁场都需要进行近场调谐并计算人体比吸收率（SAR 值）。因为添加组件会影响器件设计，当我们在 MRI 中添加人体，这将再次影响到线圈的调谐，这需要对器件在电磁场和电路之间进行双向仿真。在对协同仿真的作用和应用有一定了解后，本文将基于 HFSS 与 Circuit 针对天线匹配调谐的协同仿真进行介绍。
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