Σύγκριση προσομοίωσης HFSS και CST κεραίας patch

Ημερομηνία κυκλοφορίας: 2021-12-28Πηγή συγγραφέα: KinghelmΠροβολές: 2200

Μάθετε κεραία είναι ξηρό φορτίο κεραία στήλη τεχνολογίας που εστιάζει σε κεραία προσομοίωση και αποσφαλμάτωση, συμπληρωμένες από θεωρητικές αρχές, συμπεριλαμβανομένης της εισαγωγής σε κεραία, εισαγωγή αρχής διαφόρων κεραίαs, μοντελοποίηση λογισμικού προσομοίωσης, σχεδιασμός, διαδικασία εντοπισμού σφαλμάτων και ιδέες. Εάν θέλετε να δείτε το περιεχόμενο ή τεχνικά προβλήματα, μπορείτε να γράψετε ένα μήνυμα στο τέλος του κειμένου.

01, Σύντομη εισαγωγή

Προς το παρόν, οι ενσωματωμένοι αλγόριθμοι λύσης στο HFSS περιλαμβάνουν: αλγόριθμο πεπερασμένων στοιχείων (FEM), αλγόριθμο ολοκληρωτικής εξίσωσης (δηλ.), αλγόριθμο υψηλής συχνότητας (SBR + Solver), υβριδικό αλγόριθμο (febi, δηλ. περιοχή), αλγόριθμο αποσύνθεσης τομέα (DDM). , fa-ddm), αλγόριθμος πεδίου χρόνου (μεταβατικό), αλγόριθμος ιδιοτρόπου (CMA), ιδιοτρόπος επίλυσης κ.λπ.

https://zhuanlan.zhihu.com/p/113897875

Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι άνθρωποι προσομοιώνουν απλά κεραίαs και φίλτρα. Χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο πεπερασμένων στοιχείων του HFSS και την προσαρμοστική τεχνολογία δημιουργίας πλέγματος και κρυπτογράφησης του ίδιου του λογισμικού, η ρύθμιση του συγκλίνοντος Max MAG δέλτα S (προεπιλογή 0.02) αρκεί για να καλύψει τις απαιτήσεις προσομοίωσής τους.

Η χρήση του λογισμικού και η ρύθμιση άλλων επιλυτών αλγορίθμων δεν θα περιγραφούν εδώ.

Όταν οι περισσότεροι μηχανικοί χρησιμοποιούν λογισμικό HFSS, θα διαπιστώσουν ότι έχει υψηλές απαιτήσεις για τη διαμόρφωση του υπολογιστή, ειδικά τη μνήμη. Επιπλέον, είναι δύσκολο να ικανοποιηθεί η υπολογιστική ισχύς των απαιτήσεων προσομοίωσης ηλεκτρικά μεγάλου μεγέθους και UWB.

Το CST απλώς αντισταθμίζει τη σύντομη πλακέτα της προσομοίωσης HFSS UWB, αλλά η ακρίβεια της προσομοίωσης σε μικρό μέγεθος, κυκλικές και άλλες δομές δεν είναι υψηλή. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, η δημιουργία τριγωνικού πλέγματος του HFSS είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στην άκρη, ειδικά τα εξαρτήματα της κυκλικής δομής, ενώ η δημιουργία εξαεδρικού πλέγματος του CST είναι πολύ κανονική.

Αν και το τοπικό πλέγμα του CST μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κρυπτογράφηση του τοπικού πλέγματος κοντά σε δομές όπως κενά και κύκλοι, οι αρχάριοι μπορεί να εξακολουθούν να είναι η ανόητη προσαρμοστική υποδιαίρεση του HFSS, η οποία είναι πιο εξανθρωπισμένη.

Το λογισμικό CST χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο προσομοίωσης πλήρους κύματος χρονικού τομέα της μεθόδου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου - πεπερασμένου ολοκληρώματος (FIT) για να διακριτοποιήσει και να λύσει επαναληπτικά την ολοκληρωτική εξίσωση Maxwell. Λόγω της προσαρμογής αλγορίθμου χρονικού τομέα, χρειάζεται μόνο να λυθεί βήμα προς βήμα χωρίς αντιστροφή πίνακα. Αυτό το εγγενές χαρακτηριστικό καθορίζει ότι η κατάλληλη δομή προσομοίωσής του καλύπτει μικρά, μεσαία και μεγάλα και μπορεί να επιτύχει καλή απόδοση. Το ποσό υπολογισμού της μεθόδου ροπής όγκου, της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων και της μεθόδου πεπερασμένης ολοκλήρωσης (που αντανακλάται στον χρόνο CPU και στην απαιτούμενη μνήμη) είναι αντίστοιχα ανάλογη με την 3η, 2η και 1.1 ~ 1.2η ισχύ του αριθμού των πλεγμάτων n. Μπορεί να φανεί ότι οι απαιτήσεις υπολογιστικής δύναμης της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων ολοκλήρωσης είναι χαμηλότερες από αυτές της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων HFSS.

Για το λογισμικό CST, χρησιμοποιείται επίσης συνήθως η επίλυση τομέα χρόνου. Επιπλέον, διαθέτει επίσης επιλύτη πεδίου συχνότητας, λύτη ιδιοτροπών, μέθοδο ολοκληρωτικής εξίσωσης, ασυμπτωτικό υπολογισμό και αλγόριθμο πολυστρωματικού μέσου.

Στην επόμενη ενότητα, θα συγκρίνουμε την ακρίβεια προσομοίωσης των δύο λογισμικών, εστιάζοντας κυρίως στην προσομοίωση κρυπτογράφησης αυτόματης δημιουργίας πλέγματος FEM + του HFSS και στον επίλυτο τομέα χρόνου και στον επίλυτο τομέα συχνότητας του CST.

0 2Κατασκευή σεναρίου έμπλαστρου με τροφοδοσία πίσω κεραία

Οι συνήθεις μέθοδοι τροφοδοσίας ορθογώνιου επιθέματος κεραία περιλαμβάνει πλάγια τροφοδοσία και τροφοδοσία προς τα πίσω. Αυτό το tweet χρησιμοποιεί ανατροφοδότηση για ανάλυση προσομοίωσης.

Αρχικά, επιλέγεται το Rogers 4350b με πάχος υποστρώματος 0.762 mm και η συχνότητα συντονισμού είναι 5.8 GHz. (σύρετε αριστερά και δεξιά για να δείτε τον πλήρη τύπο)

Σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο, το πλάτος και το μήκος του εμπλάστρου κεραία είναι 16.9 mm και 13.3 mm αντίστοιχα.

Μετά τα δύο τελευταία tweets, την πρώτη κουκκίδα της εισαγωγής hfss-api: σχεδίαση ενός πλαισίου και τη δεύτερη κουκκίδα της εισαγωγής hfss-api: βασικό σχήμα και λειτουργία, μπορείτε τώρα να ανοίξετε απευθείας το σενάριο HFSS vbs μιας ενημέρωσης κώδικα πίσω κεραία (δείτε το τέλος του κειμένου για τον σύνδεσμο λήψης, στο φάκελο με τα παραδείγματα):

clear;clc;path = mfilename('fullpath');i=strfind(path,'');path=path(1:i(end));cd(path);addpath(genpath(strcat(path,'hfssapi -by-Jianhui Huang')));δοκιμάστε % 填写路径 % tmpPrjFile：生成的aedt或者hfss(安装hfss15以下的后缀名为生成的aedt或者hfss(安装hfss15以下的后缀名为生成的aedt或者hfss.名 % tmpScriptFile：生成的vbs脚本文件的路径名 tmpPrjFile = 'F:vbsScriptPatch_Probe_Feed.aedt'; tmpScriptFile = 'F:vbsScriptauto_code.vbs'; % hfssExePath：HFSS软件的路径 hfssExePath = 'D:softwareHFSS18.2AnsysEM64WinXNUMXansysedt.exe'; % 创建一个可读写vbs脚本文件.  fid = fopen(tmpScriptFile, 'wt'); %创建一个新的HFSS项目并[敏感词]一个新的设计文件.  hfssNewProject(fid); Design_name='στοιχείο'; hfssInsertDesign(fid, Design_name); Patch_W=16.9;Patch_L=13.3; Sub_W=35;Sub_L=30;Sub_H=0.762;copper_H=0.035; Probe_dy=-4;Probe_dx=0; Inner_R=0.5;Diel_R=exp(50/60*sqrt(1))*Inner_R;Outer_R=1.5;L0=2; % hfssVariableInsert(fid,DesignName,variableName, value, units,flag) hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Patch_W', Patch_W, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Patch_L', Patch_L, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Sub_W', Sub_W, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Sub_L', Sub_L, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Sub_H', Sub_H, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'copper_H', copper_H, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Probe_dx', Probe_dx, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Probe_dy', Probe_dy, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'L0', L0, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Inner_R', Inner_R, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Diel_R', 'exp(50/60*sqrt(1))*Inner_R', 'mm',2); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Outer_R', Outer_R, 'mm',1); % 画基板 % hfssBox(fid, BoxName, Start, Size, Units, Color, Material, Transparency, flag) hfssBox(fid, 'Sub1', {'-Sub_W/2', '-Sub_L/2', '0mm' }, {'Sub_W', 'Sub_L', 'Sub_H'}, 'mm',...  "(0 128 128)", "Rogers RO4350 (tm)", 0, 2); % 画贴片 hfssBox(fid, 'Patch', {'-Patch_W/2', '-Patch_L/2', 'Sub_H'}, {'Patch_W', 'Patch_L', 'copper_H'}, 'mm', ...  "(255 128 0)", "χαλκός", 0, 2); % 画GND hfssBox(fid, 'GND', {'-Sub_W/2', '-Sub_L/2', '0mm'}, {'Sub_W', 'Sub_L', '-copper_H'}, 'mm', ...  "(128 128 128)", "χαλκός", 0, 2); % 画同轴部分 % 画同轴内芯 % hfssΚύλινδρος(fid, Όνομα κυλίνδρου, Άξονας, Κέντρο, Ακτίνα, Ύψος, Μονάδες, Χρώμα, Υλικό, Διαφάνεια, σημαία) hfssΚύλινδρος {,','',','',' Probe_dx', 'Probe_dy', 'Sub_H+copper_H'}, 'Inner_R','-(Sub_H+copper_H*2+L0)', 'mm',...  "(128 128 128)", "χαλκός", 0, 2); hfssCylinder(fid, 'Diel', 'Z', {'Probe_dx', 'Probe_dy', '-copper_H'}, 'Diel_R','-L0', 'mm',...  "(0 128 128)", "κενό", 0, 2); hfssCylinder(fid, 'Outer', 'Z', {'Probe_dx', 'Probe_dy', '-copper_H'}, 'Outer_R','-L0', 'mm',...  "(128 128 128)", "χαλκός", 0, 2); % 地板开过孔 hfssCylinder(fid, 'GND_hole', 'Z', {'Probe_dx', 'Probe_dy', '0mm'}, 'Diel_R','-copper_H', 'mm',...  "(255 128 0)", "κενό", 0, 2); % 布尔操作 hfssSubtract(fid, {'Outer'}, {'Diel'}, true); hfssSubtract(fid, {'Sub1','Patch','Diel'}, {'Inner'}, true); hfssSubtract(fid, {'GND'}, {'GND_hole'}, false); % 保存项目文件到指定路径 hfssSaveProject(fid, tmpPrjFile,1); % Κλείστε το αρχείο δέσμης ενεργειών HFSS.

Ο παραπάνω κώδικας τροποποιεί τις διαδρομές tmpprjfile, tmpscriptfile, hfssexepath και σχεδίαση σύμφωνα με την ατομική κατάσταση_ Όνομα, το σενάριο vbs που δημιουργείται από το MATLAB Το αρχείο m και το ληφθέν hfssapi από τον Jianhui Huang τοποθετούνται στον ίδιο γενικό φάκελο. Κάντε κλικ στην επιλογή Εκτέλεση για να δημιουργήσετε τη δέσμη ενεργειών vbs (κάτω από τη διαδρομή του αρχείου tmpscript που έχει εκχωρηθεί από τον εαυτό σας). Το σενάριο Vbs μπορεί να εκτελεστεί απευθείας ή να εκτελεστεί το σενάριο σε λογισμικό HFSS.

Αφού ολοκληρωθεί η μοντελοποίηση, προσθέστε μόνοι σας την περιοχή, ορίστε τις οριακές συνθήκες ακτινοβολίας και τη ρύθμιση της ανάλυσης και στη συνέχεια μπορεί να πραγματοποιηθεί η προσομοίωση (αφού συγχρονιστούν τα επόμενα όρια και ανάλυση, μπορούν να καθοριστούν στο σενάριο).

Ανάλυση设置

Αυτή τη στιγμή, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης μπορούν να φανούν ότι το κεραία Η συχνότητα συντονισμού πολώνεται σε χαμηλή συχνότητα και η σύνθετη αντίσταση εισόδου αποκλίνει από 50 ohms.

Αυτή τη στιγμή, κάποιος θα πει ότι προσαρμόζοντας το κεραία είναι η μεταφυσική. Πώς μπορώ να ξέρω ποιες μεταβλητές να προσαρμόσω και πόσες μεταβλητές να προσαρμόσω; Μπορώ να χρησιμοποιήσω απευθείας τη βελτιστοποίηση; Μάλιστα όσοι έχουν κατανοήσει τις σχετικές αρχές του patch κεραία να ξέρετε ότι αυτή τη στιγμή, χρειάζεται μόνο να προσαρμόσουν το μήκος του κεραία και τη θέση της απόκλισης τροφοδοσίας από το κέντρο. Η πρώτη επηρεάζει τη συχνότητα συντονισμού και η δεύτερη την αντιστοίχιση κεραία.

Μπορεί να φανεί από το παραπάνω σχήμα ότι η αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης είναι καλύτερη όταν το σημείο τροφοδοσίας απέχει 2.5 χιλιοστά από το κέντρο του επιθέματος κεραία.

Ωστόσο, αυτή τη στιγμή, η συχνότητα συντονισμού του κεραία εξακολουθεί να είναι προκατειλημμένη στη χαμηλή συχνότητα των 5.6 GHz, επομένως η ρύθμιση των 5.8 GHz με τροφοδοσία ενημερωμένης έκδοσης κώδικα κεραία μπορεί να ολοκληρωθεί με την κατάλληλη συντόμευση του κεραία μήκος.

矩形贴片天线长度扫参结果

0 3Σύγκριση αποτελεσμάτων προσομοίωσης CST και HFSS

Επιλέξτε modeler - > export στη γραμμή μενού πάνω από το HFSS και αποθηκεύστε το σε μορφή step.

Στη συνέχεια, ανοίξτε το CST, επιλέξτε και εισαγάγετε το παραπάνω αρχείο βημάτων στην ενότητα εξαγωγή, διαγράψτε άσχετα μοντέλα όπως η περιοχή και ορίστε ιδιότητες υλικού και οριακές συνθήκες.

Χρησιμοποιώντας την επίλυση πεδίου χρόνου και την προεπιλεγμένη ρύθμιση δημιουργίας πλέγματος, η προσομοιωμένη συχνότητα συντονισμού είναι 5.759 ghz, η οποία είναι διαφορετική κατά 40 MHz από τα αποτελέσματα της προσομοίωσης HFSS.

Ιδιότητες πλέγματος τομέα χρόνου CST και αποτελέσματα S11

Ο επιλύτης του παραπάνω μοντέλου αλλάζει απευθείας στον επιλυτή τομέα συχνότητας και η διαίρεση πλέγματος ορίζεται σύμφωνα με το παρακάτω σχήμα. Η προσομοιωμένη συχνότητα συντονισμού είναι 5.825 ghz, η οποία είναι περίπου 25 MHz διαφορετική από το αποτέλεσμα της προσομοίωσης HFSS, το οποίο είναι πολύ κοντά.

Ιδιότητες πλέγματος τομέα συχνότητας CST και αποτελέσματα S11

Σε γενικές γραμμές, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης ηλεκτρικά μικρού μικρολωρίδας patch κεραία στο πλαίσιο της αυτόματης προσομοίωσης κρυπτογράφησης δημιουργίας πλέγματος FEM + του HFSS και ο επιλύτης τομέα χρόνου και συχνότητας του CST είναι αποδεκτοί. Παρά όλα αυτά, κεραία ο σχεδιασμός ανήκει στην κατηγορία της μηχανικής. Στην πραγματικότητα, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η ανοχή επεξεργασίας και συγκόλλησης, επομένως είναι ακόμα απαραίτητο να χτυπήσετε το PCB αρκετές φορές για ανάλυση δοκιμής, εντοπισμό σφαλμάτων και βελτιστοποίηση. Δεν υπάρχει καμία σημασία να κάνουμε μια άκαμπτη διαφορά προσομοίωσης.

Χρειάζεται πολύς χρόνος και ενέργεια για να γράψετε βασικό κώδικα και να κάνετε σχόλια. Ελπίζω να σας αρέσει να μοιραστείτε περισσότερα!

Περιοχή κοινής χρήσης κώδικα

hfssapi-by-Jianhui Huang

Σύνδεσμος λήψης (ο κωδικός παρακολούθησης ενημερώνεται συνεχώς στον παρακάτω σύνδεσμο):

https://pan.baidu.com/s/1N0EE3Uv7krkypfzi9vxCvg

Κωδικός εξαγωγής:o5p5

Ο κώδικας έχει ενθυλακωθεί και συσκευαστεί ως αρχείο ap, το οποίο δεν μπορεί να τροποποιηθεί. Κάθε φορά που το κατεβάζετε και το αντικαθιστάτε, μπορείτε να το αλλάζετε σύμφωνα με τα σχόλια της λειτουργίας!

Σημείωση: Το MATLAB δημιουργεί σενάριο vbs Το αρχείο m τοποθετείται στον ίδιο γενικό φάκελο με το hfssapi από τον Jianhui Huang. Μην εκτελείτε το αρχείο M φακέλου παραδείγματα!

Το εμπορικό σήμα "kinghelm" κατοχυρώθηκε αρχικά από την εταιρεία golden beacon. Η Golden beacon είναι ένας κατασκευαστής απευθείας πωλήσεων GPS κεραία και Beidou κεραία. Έχει πολύ υψηλή δημοτικότητα και φήμη στη βιομηχανία πλοήγησης και εντοπισμού θέσης Beidou GPS. Τα προϊόντα Ε & Α και παραγωγής χρησιμοποιούνται ευρέως στη δορυφορική πλοήγηση και εντοπισμό θέσης BDS, στην ασύρματη επικοινωνία και σε άλλους τομείς. Τα κύρια προϊόντα περιλαμβάνουν: δίκτυο rj45-rj45, διεπαφή δικτύου Υποδοχή, RF Υποδοχή προσαρμογέας, ομοαξονικό καλώδιο Υποδοχή, τύπος-Γ Υποδοχή, Διασύνδεση HDMI, διεπαφή τύπου C, pin and bus, SMA, FPC, FFC κεραία Υποδοχή, κεραία αδιάβροχη μετάδοση σήματος Υποδοχή, διασύνδεση HDMI, USB Υποδοχή, γραμμή τερματικού, τερματικό πλακέτας τερματικού, λωρίδα ακροδεκτών, ετικέτα RFID Πλοήγηση θέσης κεραία, επικοινωνία κεραία καλώδιο σύνδεσης, λαστιχένια ράβδος κεραία, κεραία κορόιδο, 433 κεραία, 4G κεραία, μονάδα GPS κεραία, κλπ. Χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική, την επικοινωνία, τη στρατιωτική βιομηχανία, τα όργανα, την ασφάλεια, την ιατρική και άλλες βιομηχανίες.

Αυτό το περιεχόμενο προέρχεται από το δίκτυο / δίκτυο RF μικροκυμάτων. Αυτός ο ιστότοπος παρέχει μόνο επανεκτύπωση. Οι απόψεις, οι θέσεις και οι τεχνολογίες αυτού του άρθρου δεν έχουν καμία σχέση με αυτόν τον ιστότοπο. Εάν υπάρχει παράβαση, επικοινωνήστε μαζί μας για να τη διαγράψουμε!

Προηγούμενο: Γνώσεις και σενάρια εφαρμογών σχετικά με τη μηχανική κεραιών σταθμών βάσης 4G και 5g
Επόμενο：Πώς το έξυπνο πιλοτήριο 5g ανοίγει μια νέα εποχή του αυτοκινήτου; Ανακαλύψτε την 30ετή ιστορία του Διαδικτύου με οχήματα που δεν γνωρίζετε