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用于设计和建模的天线仿真软件
天线技术在不断进步,以满足工业日益增长的需求。同样,Remcom 也与时俱进,为工程师提供与他们的工艺相匹配的天线仿真软件,帮助他们满足设备设计要求。

天线设计模拟工作流程

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设置项目属性、频率范围等。
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导入 3D CAD 文件、PCB 数据库,创建或修改几何图形。
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规定材料的电磁特性。
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添加电压源或模态场分布。
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应用外部界限。
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将 3D CAD 空间离散化为单元格。
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通过快速智能网格划分,将材料与每个单元边沿关联起来,提高精度。
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请求传感器结果。
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检查结果并查看输出。
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执行 FDTD 仿真
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通过后处理工具分析匹配网络和端口相位组合与波束成形的叠加。
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将项目参数化,并进行参数分析。
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通过脚本进行自定义,自动执行重复性任务。
XFdtd 3D 电磁模拟软件
天线在当今技术中无处不在,其覆盖范围从低频到微波,再到太赫兹甚至更远。我们的 XFdtd 3D 电磁仿真软件是一种全波求解器,基于 有限差分时域 (FDTD)方法的全波求解器,非常适合分析从简单的偶极子和贴片到最新的 移动设备由数百个组件和多个天线组成。XFdtd 的高级处理功能还能处理毫米波频率的第五代蜂窝标准,这些标准涉及天线阵列和更复杂的处理。
XFdtd 包括全波、静态、生物热、优化和电路求解器,可解决各种应用问题。 它还可与 Remcom 的光线跟踪产品配合使用,提供低、中、高端电磁频谱的全面仿真能力。
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深入分析支持 5G 的设备和 5G 阵列
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通过 XACT 精确单元技术® 对曲线几何体进行精确网格划分
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电路元件优化器
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瞬态电磁/电路联合模拟
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PrOGrid 项目优化网格划分
FDTD 方法在天线仿真中的优势
许多电磁仿真技术都是在频域中应用的,而 FDTD 则是在时域中求解麦克斯韦方程,以离散的时间步长逐步计算电磁场值。 FDTD 方法在模拟天线时有几个独特的优势:
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随着问题规模的扩大,该方法的扩展性能极佳
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通过执行一次程序提供的宽带输出
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随着未知数的增加,比其他电磁方法更高效
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模拟各种电和磁性材料
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XFdtd 的 XACT Accurate Cell Technology®等先进技术可解决复杂的曲面问题,在缩短仿真时间的同时提高了极其复杂的设计精度。
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针对无线设备的生物效应进行电磁模拟的首选方法 [1]
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实现场穿透生物组织精确结果的最有效方法
XFdtd 天线模拟应用

长期以来,天线工程师一直使用电磁软件进行虚拟优化设计,在快速评估众多设备配置的同时,减少了制造硬件原型的费用和时间。XFdtd 所覆盖的广阔仿真空间涵盖了所有天线设计,从基本的传统天线到太赫兹范围及以上的尖端下一代 6G 设备。以下是 XFdtd 可用于各种天线应用的几个示例:
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毫米波频率的 5G 天线阵列
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智能扬声器和摄像头等物联网 (IoT) 设备
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有线天线
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微带贴片
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喇叭天线
XFdtd 模拟能够高效地分析非常复杂的设备,而且不受任何计算障碍的限制;项目可跨越 500 多个立方波长。
XFdtd 天线仿真软件的优势
简单明了的分析流程
在 XFdtd 中,可以使用功能齐全的 CAD 建模器或多种标准格式的导入文件创建复杂的设备设计。项目的几乎所有方面都可以参数化,从而快速确定设计变量的特性。仿真设备可通过各种输入选项进行激励,如点源电压和电流或分布式源(包括各种波导端口)。增益、效率、阻抗、S 参数和耗散功率都是生成的常见输出量。此外,还可提供电场与生物组织相互作用的特定数据,如比吸收率(SAR)和功率密度分布。
高级后期处理选项
最先进的分析工具必须超越传统结果,以满足物联网/互联家庭、5G 和即将到来的 6G 设备的需求。天线阵列分析工具必须能够快速处理数据,以定义和优化包含数百或更多元素的复杂波束成形系统的性能。使用有效各向同性辐射功率累积分布函数(CDF of EIRP)等高级处理技术来了解增益模式的全面覆盖范围,对于天线设计人员来说至关重要,而 XFdtd 可以满足这一需求。此外,对于许多采用多输入多输出(MIMO)技术的通信系统(包括蜂窝基站和 WiFi 集线器)来说,元件之间的相互作用至关重要。XFdtd 中的 MIMO 工具可以计算隔离度和包络交叉相关性等量,从而确保正常运行。
包括天线匹配电路设计和优化
为单一频率设计和调谐天线的时代已经一去不复返了,因为当前的设备必须通过使用匹配电路在多个频段上进行有效连接。XFdtd 拥有用于匹配电路分析的先进工具,包括 电路元件优化器(CEO) 可以调整多个频段的天线,同时考虑到电路周围结构的电磁效应;这对手机设计人员尤为重要。更复杂的电路可通过 电路协同仿真XFdtd 可同时运行并行 FDTD 和电路求解器,以包括常见制造商生产的芯片元件或使用 SPICE 模型的多端口匹配网络的影响。XFdtd 还集成了匹配电路设计软件 Optenni Lab的集成,该软件可确定最佳匹配网络拓扑结构。
电磁干扰/电磁兼容性与安装天线分析
Remcom的工具使工程师能够在电磁干扰和耦合效应显著的真实环境中评估天线性能。通过在完整系统组件(外壳、电缆、邻近电子设备及材料)中模拟安装状态下的天线,设计团队可提前识别EMI/EMC风险,理解失谐与辐射模式畸变现象,并在实物测试前验证合规性。这种安装状态下的天线分析可减少耗费高昂的重新设计,并增强对最终系统性能的信心。
针对远场效应和电学大结构主导的EMI/EMC问题,Remcom提供XGtd解决方案。该工具采用基于光线的分析方法,专注于大平台(如车辆或大型系统)的远区辐射、雷达截面积(RCS)及EMI/EMC分析。

参考资料
1. C95.3.2002, "Recommended Practice for Measurements and Computations with respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 100kHz to 300GHz," IEEE Standards and Coordinating Committee 28 on Non-Ionizing Radiation Hazards, April 2002.
其他信息
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网络研讨会
XFdtd 原理图编辑器和匹配网络设计优化概述
该网络研讨会展示了可供用户使用的全部功能,重点是最近的更新,包括元件值优化、带调谐代码的阻抗和孔径调谐器以及系统效率结果。
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网络研讨会
利用电磁模拟进行智能家居设备设计和 WiFi 连接
本网络研讨会展示了 Remcom 的 XFdtd 和 Wireless InSite 在设计和模拟智能家居设备、分析传播和波束成形能力以及通过 MIMO 技术评估设备吞吐量性能方面的优势。
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应用实例
用于移动设备的 Ku 波段卫星天线阵列的 XFdtd 分析
在本示例中,演示了一种用于移动设备应用的紧凑型 Ku 波段天线阵列。该天线调谐为 12.5 GHz 工作频率,包含一个 4x4 元件阵列,每个阵列由一组贴片天线组成,通过定向和相位产生圆极化远场模式。天线阵列的峰值增益超过 20.7 dBi,侧边小于 8 dBi,3 dB 波束宽度约为 15 度。
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应用实例
用于 6G 无线通信的 140 GHz 天线阵列的电磁模拟
演示了一种由基底集成腔激发的 140 GHz 槽形天线阵列,可用于无线通信。该天线阵增益高、带宽宽、制造成本低、体积小,是一种有效的设计。最终的 8x8 天线阵列带宽为 130 至 145 GHz,峰值增益为 20.5 dBi,辐射效率约为 60%。
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应用实例
利用 XFdtd 进行室内联网家庭远程摄像头性能分析
本示例演示了远程摄像头的性能,该摄像头采用双元件天线阵列,具有 2.4、5 和 6 GHz 性能,支持 802.11 a/b/g/n/ac/ax。讨论了每个频率的最大覆盖范围,以展示该设备作为与 MU-MIMO 路由器通信的互联家庭系统的一部分所具有的功能。
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视频
使用 XFdtd 原理图编辑器调谐可调谐匹配天线
在本教程中,我们将演示如何轻松调整或调谐多种工作模式,使电容值与不同频段相匹配。使用带有调谐滑条的 XF 原理图编辑器,很快就能找到正确的值。
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出版物
XFdtd® 的新功能
XFdtd 7.11.1 版引入了多项增强功能,旨在提高仿真精度、扩展分析功能并简化工程工作流程。该版本反映了 Remcom 对解决天线设计、PCB 建模和相控阵系统开发中的高价值挑战的持续关注。
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