當(dāng)前位置:首頁 > 通信技術(shù) > 通信技術(shù)
[導(dǎo)讀]對(duì)帶有開關(guān)電路的2.4 GHz極化分集印刷天線進(jìn)行電磁場(chǎng)及電磁場(chǎng)與電路協(xié)同仿真通過采用極化分集技術(shù),可以用低成本PCB基片制造具有良好接收機(jī)性能的無線局域網(wǎng)設(shè)備(WLAN)天線。本文將描述如何使用最新的三維電磁場(chǎng)(EM)

對(duì)帶有開關(guān)電路的2.4 GHz極化分集印刷天線進(jìn)行電磁場(chǎng)及電磁場(chǎng)與電路協(xié)同仿真

通過采用極化分集技術(shù),可以用低成本PCB基片制造具有良好接收機(jī)性能的無線局域網(wǎng)設(shè)備(WLAN)天線。本文將描述如何使用最新的三維電磁場(chǎng)(EM)仿真工具來設(shè)計(jì)和仿真一對(duì)2.4GHz正交極化的印刷偶極子天線,同時(shí)預(yù)測(cè)表面電流和相關(guān)的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖。

與目前很多同一主題的文章不同,本文論述如何通過使用EM電路協(xié)同仿真,綜合考慮用于天線極化切換的基帶電路元件的效應(yīng)。采用本文所描述的方法,設(shè)計(jì)人員可從線性或非線性電路仿真中直接對(duì)天線激勵(lì),而無須手動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳遞。

概述

消費(fèi)類無線應(yīng)用要求天線應(yīng)隱蔽地安裝在無線產(chǎn)品中,且必須具有低成本和高性能。下面的示例描述了如何通過在FR4 PCB電路板上印刷雙正交偶極子天線,來滿足2.4GHz WLAN應(yīng)用的上述要求。當(dāng)PCB電路板被垂直放置時(shí),垂直或水平偶極子天線將分別優(yōu)先發(fā)射和接收垂直或水平極化的信號(hào),如圖1所示。
 

通過在天線單元中建立可檢測(cè)和切換較強(qiáng)信號(hào)的電路,可以使用這種極化分集技術(shù)來降低多路徑反射和干擾對(duì)WLAN網(wǎng)絡(luò)的影響。這種天線的設(shè)計(jì)和分析已經(jīng)在一些文獻(xiàn)中詳細(xì)描述,所以本文將通過使用電磁場(chǎng)(EM)仿真來快速分析天線的特性,進(jìn)一步再使用電磁場(chǎng)與電路協(xié)同仿真技術(shù)來分析開關(guān)電路對(duì)天線性能的影響。

使用電磁場(chǎng)仿真對(duì)天線設(shè)計(jì)進(jìn)行快速分析

圖2顯示了偶極子天線的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸。
 

使用Agilent EEsof EDA的Momentum三維平面電磁場(chǎng)仿真器天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確仿真,結(jié)果與公認(rèn)的數(shù)據(jù)相吻合。Momentum三維平面電磁場(chǎng)仿真器在典型的筆記本電腦(HP xw4400Intel Dual Core 6600 2.4GHz WinXP 64bit 2GB RAM)上運(yùn)行,仿真時(shí)間為一分鐘。由于這樣快速的仿真,我們可以快速分析幾何形狀或材料參數(shù)等變量變化時(shí)天線的特性。

圖3顯示了FR4介電常數(shù)在4.2~5.0之間的變化對(duì)偶極子天線諧振頻率的影響。此處我們注意到,介電常數(shù)越高,則共振頻率越低。這個(gè)結(jié)果不出所料,因?yàn)橄鄬?duì)于介電常數(shù)升高而造成基片材料中的波長(zhǎng)減少,偶極子天線本身具有較大的電尺寸。當(dāng)設(shè)計(jì)低制造成本產(chǎn)品時(shí),通常會(huì)存在這些變化,考慮這些因素特別重要。
 

通過查看圖4中顯示的幾何結(jié)構(gòu)的變化對(duì)天線表面電流的影響,可對(duì)天線設(shè)計(jì)得到進(jìn)一步的了解。表面電流圖對(duì)診斷失配或不希望有的耦合的來源非常有幫助,圖中的電流密度用多種顏色來表示,并通過對(duì)電流相位進(jìn)行360°掃描動(dòng)態(tài)刷新而得到動(dòng)畫效果。現(xiàn)在,可
以看到電流是如何被引入到相鄰結(jié)構(gòu)中或在何處引起了不希望有的諧振,從而進(jìn)一步進(jìn)行修正。這比傳統(tǒng)的試探法多次加工和調(diào)整電路板或不斷地進(jìn)行切割、粘貼電路板要精確和高效得多。
 


 

Momentum中使用的矩量法(MOM)仿真技術(shù)假設(shè)介質(zhì)平面是無限大的。大多數(shù)應(yīng)用都近似滿足這樣的條件。在必須考慮有限介質(zhì)效應(yīng)的情況下(如印刷偶極非常緊密地貼近PCB邊緣時(shí)),可以通過全三維電磁場(chǎng)仿真工具,使用有限元方法(FEM)進(jìn)行分析。圖5顯示了使用由Agilent EEs of EDA開發(fā)的電磁設(shè)計(jì)系統(tǒng)(EMDS)進(jìn)行仿真的情形,將偶極子天線先后放置在與PCB邊緣間隔5mm和2mm的位置,結(jié)果發(fā)現(xiàn)諧振頻率發(fā)生了大約100MHz的偏移。

圖6中比較了Momentum和EMDS預(yù)測(cè)的偶極子天線遠(yuǎn)場(chǎng)輻射圖。由于EMDS在計(jì)算過程中不需要假設(shè)無限PCB介質(zhì)平面的條件,所以其預(yù)測(cè)的遠(yuǎn)場(chǎng)圖比矩量法技術(shù)預(yù)測(cè)的遠(yuǎn)場(chǎng)圖更精確(矩量法仿真的結(jié)果顯示了在假設(shè)的無限PCB平面方向上沒有任何輻射)。


將電路元件和天線一起進(jìn)行協(xié)同傷真和協(xié)同優(yōu)化

為了充分利用極化分集技術(shù),可通過使用pin二極管構(gòu)成的開關(guān)電路與偶極子天線連接,對(duì)偶極子天線進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)閉。

其間我們必須考慮:

·開關(guān)電路對(duì)整體天線性能的影響。
·一個(gè)偶極子天線對(duì)另一個(gè)偶極子天線的影響。
·對(duì)處于天線和收發(fā)信機(jī)之間的開關(guān)電路進(jìn)行電路匹配。

通過使用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ADS)平臺(tái)中集成的Momentum執(zhí)行電磁場(chǎng)與電路協(xié)同仿真,可對(duì)上述因素進(jìn)行分析。圖7顯示了雙偶極子天線和開關(guān)電路的協(xié)同仿真設(shè)置,此處使用+5V或-5V控制電壓對(duì)接在每個(gè)偶極子天線之后的PIN二極管進(jìn)行偏置來實(shí)現(xiàn)極化選擇。圖8顯示了從兩個(gè)雙偶極子天線的共用饋電處得到的S11反射系數(shù)。

從現(xiàn)在開始,如果需要通過調(diào)整偶極子天線的幾何尺寸和改變開關(guān)電路的參數(shù)來優(yōu)化偶極子天線的共振頻率或S11匹配,可以在ADS中執(zhí)行電磁場(chǎng)與電路協(xié)同仿真。在軟件定義無線電環(huán)境中,如單一天線必須能夠在不同的頻率和帶寬上工作,同樣可以使用類似的技術(shù)來設(shè)計(jì)在DSP控制下的自適應(yīng)天線匹配或波束成形網(wǎng)絡(luò)。它同樣有助于對(duì)電容器矩陣進(jìn)行切換的自適應(yīng)開關(guān)電路,在手機(jī)與使用者相距不同距離時(shí)自適應(yīng)電路通過切換不同的電容跟蹤匹配不斷變化的天線特性。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉