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Antennensimulationssoftware für Entwurf und Modellierung
Die Antennentechnologie entwickelt sich ständig weiter, um den wachsenden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. Auch Remcom hat mit dieser Entwicklung Schritt gehalten, um den Ingenieuren eine Antennensimulationssoftware zu bieten, die ihren Prozessen entspricht und ihnen hilft, die Anforderungen an das Design ihrer Geräte zu erfüllen.
Arbeitsablauf der Antennensimulation
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Legen Sie Projekteigenschaften, Frequenzbereich und mehr fest.
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Importieren Sie 3D-CAD-Dateien und PCB-Datenbanken und erstellen oder ändern Sie Geometrien.
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Geben Sie die EM-Eigenschaften von Materialien an.
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Fügen Sie Spannungsquellen oder modale Feldverteilungen hinzu.
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Wenden Sie äußere Grenzen an.
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Diskretisieren Sie den 3D-CAD-Raum in Zellen.
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Assoziieren Sie ein Material mit jeder Zellkante, um die Genauigkeit über Fast Intelligent Meshing zu verbessern.
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Sensorergebnisse anfordern.
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Prüfen Sie die Ergebnisse und sehen Sie sich die Ausgabe an.
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Ausführen der FDTD-Simulation.
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Analysieren Sie Anpassungsnetzwerke und Port-Phasen-Kombinationen mit Überlagerung für die Strahlformung mit Hilfe von Post-Processing-Tools.
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Parametrisieren Sie das Projekt und führen Sie eine parametrische Analyse durch.
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Anpassungen über Skripte zur Automatisierung sich wiederholender Aufgaben.
XFdtd 3D-Software für elektromagnetische Simulation
Antennen sind in der heutigen Technologie allgegenwärtig und decken das Spektrum von Niederfrequenz über Mikrowellen bis hin zu Terahertz und darüber hinaus ab. Unser XFdtd 3D-Software für elektromagnetische Simulation ist ein Vollwellenlöser, der auf dem Finite-Differenzen-Zeit-Domänen (FDTD) Methode und eignet sich hervorragend für die Analyse von Designs, die von einfachen Dipolen und Patches bis hin zu den neuesten mobilen Geräten die aus Hunderten von Komponenten und mehreren Antennen bestehen. Die fortschrittlichen Verarbeitungsfunktionen in XFdtd sind auch in der Lage, Mobilfunkstandards der fünften Generation bei Millimeterwellenfrequenzen zu verarbeiten, die Antennengruppen und eine komplexere Verarbeitung erfordern.
XFdtd umfasst Vollwellen-, statische, biothermische, Optimierungs- und Schaltungslöser, um eine Vielzahl von Anwendungen zu bewältigen. Es arbeitet auch mit den Raytracing-Produkten von Remcom zusammen, um umfassende Simulationsmöglichkeiten im unteren, mittleren und oberen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu bieten.
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Eingehende Analyse von 5G-fähigen Geräten und 5G-Arrays
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Präzise Vernetzung gekrümmter Geometrien durch XACT Accurate Cell Technology®
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Schaltungselement-Optimierer
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Co-Simulation von instationären EM und Schaltkreisen
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PrOGrid Projektoptimiertes Rasterverfahren®
Entdecken Sie die gesamte Sammlung einzigartiger Funktionen von XFdtd...
Vorteile der FDTD-Methode für die Antennensimulation
Während viele elektromagnetische Simulationsverfahren im Frequenzbereich angewendet werden, löst FDTD die Maxwell-Gleichungen im Zeitbereich, wobei die EM-Feldwerte schrittweise in diskreten Zeitschritten berechnet werden. Die FDTD-Methode hat mehrere einzigartige Vorteile bei der Simulation von Antennen:
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Hervorragende Skalierbarkeit der Methode bei wachsender Problemgröße
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Breitband-Ausgang, der durch eine einzige Ausführung des Programms bereitgestellt wird
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Effizienter als andere EM-Methoden, wenn die Zahl der Unbekannten steigt
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Simuliert eine breite Palette von elektrischen und magnetischen Materialien
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Weiterentwicklungen wie die XACT Accurate Cell Technology® von XFdtd lösen komplexe gekrümmte Oberflächen auf, verkürzen die Simulationszeit und verbessern die Genauigkeit extrem komplizierter Designs.
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Bevorzugte Methode zur Durchführung von EM-Simulationen für biologische Auswirkungen von drahtlosen Geräten [1]
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Effizientester Ansatz zur Erzielung genauer Ergebnisse beim Eindringen des Feldes in biologisches Gewebe
XFdtd Antennensimulation Anwendungen
Antenneningenieure verwenden seit langem EM-Software für die virtuelle Optimierung von Designs, um die Kosten und den Zeitaufwand für die Herstellung von Hardware-Prototypen zu reduzieren und gleichzeitig zahlreiche Gerätekonfigurationen schnell zu evaluieren. Der riesige Simulationsbereich, der von XFdtd abgedeckt wird, umfasst alle Antennendesigns, von einfachen, traditionellen Antennen bis hin zu hochmodernen 6G-Geräten der nächsten Generation im Terahertz-Bereich und darüber hinaus. Hier sind nur einige Beispiele für die große Vielfalt von Antennenanwendungen, für die XFdtd verwendet werden kann:
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5G-Antennen-Arrays bei Millimeterwellen-Frequenzen
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Internet-of-Things-Geräte (IoT) wie intelligente Lautsprecher und Kameras
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Drahtantennen
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Microstrip-Patches
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Hornantennen
XFdtd-Simulationen sind in der Lage, sehr komplexe Bauelemente effizient zu analysieren, und sind nicht durch Rechenbarrieren eingeschränkt; Projekte mit über 500 kubischen Wellenlängen sind möglich.
Erfahren Sie mehr über die High Performance Computing Optionen von XFdtd für EM-Simulationen.
XFdtd Antennensimulationssoftware Vorteile
Unkomplizierter Analyseprozess
Anspruchsvolle Geräteentwürfe können in XFdtd mit einem voll funktionsfähigen CAD-Modellierer oder mit importierten Dateien in vielen Standardformaten erstellt werden. Praktisch alle Aspekte eines Projekts können parametrisiert werden, was eine schnelle Charakterisierung der Entwurfsvariablen ermöglicht. Simulierte Bauelemente können durch eine Reihe von Eingangsoptionen angeregt werden, z. B. durch punktförmige Spannungen und Ströme oder verteilte Quellen, einschließlich einer Vielzahl von Hohlleiteranschlüssen. Verstärkung, Effizienz, Impedanz, S-Parameter und Verlustleistung sind gängige Ausgangsgrößen, die erzeugt werden. Es stehen auch Daten zur Verfügung, die sich speziell auf die Wechselwirkung von Feldern mit biologischem Gewebe beziehen, wie z. B. die spezifische Absorptionsrate (SAR) und die Leistungsdichteverteilungen.
Erweiterte Nachbearbeitungsoptionen
Moderne Analysewerkzeuge müssen über herkömmliche Ergebnisse hinausgehen, um den Anforderungen von IoT/Connected Home, 5G und kommenden 6G-Geräten gerecht zu werden. Analysetools für Antennengruppen, die Daten schnell verarbeiten können, um die Leistung komplexer Beamforming-Systeme mit Hunderten oder mehr Elementen zu definieren und zu optimieren, sind unerlässlich. Für Antennendesigner ist es von entscheidender Bedeutung, die vollständige Abdeckung eines Verstärkungsmusters mithilfe fortschrittlicher Verarbeitungstechniken wie der kumulativen Verteilungsfunktion der effektiven isotropen Strahlungsleistung (CDF der EIRP) zu verstehen, und XFdtd erfüllt diesen Bedarf. Darüber hinaus ist bei vielen Kommunikationssystemen, die MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) verwenden, wie z. B. Mobilfunk-Basisstationen und WiFi-Hubs, die Interaktion zwischen den Elementen entscheidend. Die MIMO-Tools in XFdtd können Größen wie Isolation und Hüllkurven-Kreuzkorrelation berechnen, die einen ordnungsgemäßen Betrieb gewährleisten.
Entwurf und Optimierung von Antennenanpassungsschaltungen enthalten
Die Zeiten, in denen eine Antenne für eine einzige Frequenz entworfen und abgestimmt wurde, sind vorbei, da heutige Geräte durch den Einsatz von Anpassungsschaltungen effizient auf mehreren Bändern arbeiten müssen. XFdtd verfügt über hochentwickelte Werkzeuge für die Analyse von Anpassungsschaltungen, darunter der Schaltungselement-Optimierer (CEO), der Antennen für mehrere Bänder abstimmen kann und dabei die elektromagnetischen Effekte der die Schaltung umgebenden Struktur berücksichtigt; dies ist besonders wichtig für Entwickler von Mobiltelefonen. Komplexere Schaltungen können einbezogen werden mit Co-Simulation von Schaltungendie parallele FDTD- und Schaltungs-Solver ausführt, um die Auswirkungen von Chip-Komponenten gängiger Hersteller oder Multi-Port-Anpassungsnetzwerken mit SPICE-Modellen zu berücksichtigen. XFdtd umfasst auch die Integration mit der Software für den Entwurf von Anpassungsschaltungen Optenni Lab, mit der die optimale Topologie des Anpassungsnetzwerks ermittelt werden kann.
Referenz:
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.
Zusätzliche Informationen
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Webinare
Überblick über den Schaltplaneditor von XFdtd und die Optimierung für den Entwurf von Anpassungsnetzwerken
In diesem Webinar wird die gesamte Bandbreite der Funktionen vorgestellt, die den Nutzern zur Verfügung stehen, wobei der Schwerpunkt auf den jüngsten Aktualisierungen liegt, die die Optimierung von Komponentenwerten, Impedanz- und Apertur-Tunern mit Tune-Codes sowie die Ergebnisse der Systemeffizienz umfassen.
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Marktforschungs-Webinar: Gruppenlaufzeit für eine Ultrabreitband-Antenne
In diesem Webinar erörtert das Produktteam von XFdtd die Gruppenlaufzeit für UWB-Antennen.
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Design von Smart Home-Geräten und WiFi-Konnektivität mit EM-Simulation
Dieses Webinar demonstriert die Stärken von Remcoms XFdtd und Wireless InSite für die Entwicklung und Simulation von Smart-Home-Geräten, die Analyse von Ausbreitungs- und Strahlformungsfähigkeiten und die Bewertung der Durchsatzleistung der Geräte mittels MIMO-Techniken.
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Anwendungsbeispiele
XFdtd-Analyse eines Ku-Band-Satellitenantennen-Arrays für mobile Geräte
In diesem Beispiel wird eine kompakte Ku-Band-Antennengruppe für den Einsatz in mobilen Geräten demonstriert. Die Antenne ist für den 12,5-GHz-Betrieb abgestimmt und enthält ein 4x4-Array von Elementen, die jeweils aus einem Satz von Patch-Antennen bestehen, die so ausgerichtet und phasengesteuert sind, dass sie ein zirkular polarisiertes Fernfeldmuster erzeugen. Die Antennengruppe hat einen Spitzengewinn von über 20,7 dBi mit Nebenkeulen von weniger als 8 dBi und einer 3-dB-Strahlbreite von etwa 15 Grad.
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EM-Simulation eines 140-GHz-Antennenarrays für die drahtlose 6G-Kommunikation
Eine 140-GHz-Schlitzantennengruppe, die durch einen in das Substrat integrierten Hohlraum angeregt wird, wird für den Einsatz in der drahtlosen Kommunikation demonstriert. Die Antennengruppe hat einen hohen Gewinn, eine große Bandbreite, niedrige Herstellungskosten und eine geringe Größe, was sie zu einem effektiven Design macht. Die fertige 8x8-Antennengruppe hat eine Bandbreite von 130 bis 145 GHz, einen Spitzengewinn von 20,5 dBi und eine Strahlungseffizienz von etwa 60 %.
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Indoor Connected Home Remote Camera Leistungsanalyse mit XFdtd
Dieses Beispiel demonstriert die Leistung einer ferngesteuerten Kamera mit Zwei-Element-Antennengruppen für 2,4, 5 und 6 GHz für 802.11 a/b/g/n/ac/ax. Die maximal mögliche Abdeckung bei jeder Frequenz wird diskutiert, um die Fähigkeiten des Geräts als Teil eines vernetzten Heimsystems zu demonstrieren, das mit einem MU-MIMO-Router kommuniziert.
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Videos
Impedanz-Tuner-Anpassung in XFdtd
In diesem Vortrag werden die Vorteile der Verwendung von XFdtd für den Entwurf komplexer Anpassungsnetzwerke aufgezeigt.
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Dynamisch angepasste Antenne mit dem Schaltplan-Editor von XFdtd
In diesem Video-Tutorial wird die Eigenimpedanz einer Antenne für zwei Bedingungen simuliert: im freien Raum und gegen einen Kopf. Ein Drei-Tor-Schalter mit zwei möglichen Zuständen ist ebenfalls enthalten.
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Abstimmen einer abstimmbaren angepassten Antenne mit dem Schaltplaneditor von XFdtd
In diesem Tutorial zeigen wir, wie einfach es ist, mehrere Betriebsarten so einzustellen oder abzustimmen, dass die Kapazitätswerte zu verschiedenen Frequenzbändern passen. Mit dem Schaltplan-Editor von XF und den Schiebereglern für die Abstimmung lassen sich die richtigen Werte im Handumdrehen finden.
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Veröffentlichungen
Benutzerdefinierte Antennen im IoT verwenden
Kundenspezifische Antennen sind für eine nahtlose IoT-Konnektivität unerlässlich, da sie verschiedene Anwendungen mit speziellen Anforderungen abdecken.
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Entwurf von 3D-Antennengeometrien mit Hilfe genetischer Algorithmen
In diesem Bericht werden erste Ergebnisse zu einem genetischen Algorithmus vorgestellt, der 3D-Geometrien entwickelt.
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Co-Simulation von transienten EM/Schaltungen in XFdtd: Ein genauerer Blick auf TVS-Dioden für den ESD-Schutz
In diesem Beitrag wird die transiente EM/Schaltungs-Cosimulation von XFdtd vorgestellt, die die Stärken der elektromagnetischen 3D-Vollwellensimulation mit der Flexibilität von Schaltungssolvern kombiniert.
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