안테나 설계 및 시뮬레이션
효율적인 안테나 설계를 위한 SIMULIA 전자기 시뮬레이션
시뮬레이션은 RF 안테나 설계에 어떤 도움을 주나요?
안테나 설계는 대역폭, 편광, 지향성과 같은 사양을 충족하는 올바른 안테나를 선택하는 것입니다. 안테나 시뮬레이션은 최적의 안테나 설계를 찾는 데 도움이 되며, 실제 환경에서 설치된 성능과 간섭을 파악합니다.
안테나 유형에는 어떤 것이 있나요?
안테나는 연결된 모든 장치 및 무선 시스템의 기초를 형성합니다. 스마트폰, 컴퓨터, 전자 임플란트, 산업 기계, 차량, 기차, 항공기, 우주선 등 거의 모든 현대 장비에는 WiFi, Bluetooth, 5G를 포함한 통신 프로토콜 안테나가 들어 있습니다. 6G 및 초대형 위성군 인터넷 같은 새로운 추세는 새로운 안테나 설계 및 설치가 필요합니다.
또한, 안테나는 통신 이외에도 많은 적용 분야에서 사용됩니다. 레이더 시스템은 안테나를 사용하여 전파를 송수신하고, 레이더 시스템은 안테나를 사용하여 전파를 송수신하고, 다른 많은 센서는 안테나를 사용하여 환경에 대한 데이터를 수집합니다. 대부분의 의료기기는 통신(예: 웨어러블 모니터), 영상(예: 마이크로파 영상), 치료(예: 무선 주파수(RF) 온열요법), 충전(예: 임플란트)에 안테나를 사용합니다. 무선 에너지 전송 및 에너지 수확은 무선 주파수를 전류로 변환하는 렉테나 시스템의 일부로 안테나를 사용합니다. 이 시스템은 무선 주파수 식별(RFID) 및 근거리 통신(NFC)의 기초를 형성합니다.
안테나 설계
안테나의 설계는 중심 주파수, 대역폭, 효율성, 지향성/게인과 같은 사양을 충족하기 위해 매우 중요합니다. 그러나 배치도 마찬가지로 중요합니다. 배치되는 플랫폼은 설치된 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 복잡한 실제 환경에서 전파되면 커버리지 문제가 발생하거나 무선 시스템 간의 공동 사이트 간섭이 일어날 수 있습니다.
안테나 시뮬레이션
시뮬레이션은 안테나 개발 및 통합의 모든 단계에서 실행 가능한 안테나 설계를 생성하고, 사양에 맞게 최적화하고, 설치된 성능 및 RF 노출을 해석하는 데 사용할 수 있습니다. SIMULIA 안테나 합성 및 전자기 시뮬레이션 도구는 안테나 엔지니어에게 모든 적용 분야에 필요한 도구를 제공합니다.
무선 안테나 시스템
SIMULIA 전자기 시뮬레이션 도구는 안테나 자체와 함께 피드 및 튜닝 회로, 필터, 멀티플렉서 및 도파관과 같은 기타 구성 요소를 설계하는 데에도 사용할 수 있습니다. 자세한 내용은 마이크로파 및 RF 시뮬레이션을 참조하세요.
안테나 설계 및 시뮬레이션 워크플로
- 선택
- 설계 마법사
- 3D 시뮬레이션
- 배열 시뮬레이션
- 임피던스 매칭
안테나 선택
모든 무선 시스템의 성공은 적용 분야에 적합한 안테나를 선택하는 것으로 시작됩니다. 다양한 안테나 유형이 매우 많고 문헌에 항상 새로운 디자인이 등장하기 때문에 작업에 가장 적합한 안테나를 찾는 것이 어려울 수 있습니다. SIMULIA 안테나 마구스는 사용자가 안테나 데이터베이스를 검색하고 탐색할 수 있는 도구입니다.
안테나 설계 마법사
SIMULIA 안테나 마구스 설계 마법사는 필요한 사양 및 치수에 맞는 안테나 유형을 자동으로 제안하고, 지정된 주파수에 맞춰 시뮬레이션 가능한 모델을 구축할 수 있습니다. CST Studio Suite, WASP-NET, Fest3D를 비롯한 기타 SIMULIA 합성 도구는 전문 안테나 및 피드 적용 분야를 위한 강력한 설계 자동화 도구를 제공합니다.
3D 안테나 시뮬레이션
안테나 설계는 CST Studio Suite에서 3D로 수정 및 해석할 수 있습니다. 피드와 같은 다른 요소를 추가하고 재료를 수정할 수 있습니다. 최적화는 커플링 및 기생 효과를 고려하여 안테나 성능을 미세 조정할 수 있습니다. 사용자는 원거리장 방사 패턴, 지향성, 게인, S-파라미터 등의 표준 안테나 KPI는 물론 5G와 같이 적용 분야에 대해 특별히 정의된 KPI를 계산할 수 있습니다. 근거리장도 계산하여 안테나 배치 시뮬레이션을 위한 소스로 내보내질 수도 있습니다.
안테나 배열 시뮬레이션
CST Studio Suite Array Wizard를 사용하여 안테나 배열을 구축할 수 있습니다. 개별 요소부터 무한 배열로의 최적화, 최종 유한 3D 배열 시뮬레이션에 이르기까지, 설계의 모든 단계를 통합 워크플로로 결합하여 사용자가 배열 모델을 신속하게 구축할 수 있습니다. 초대형 배열도 고성능으로 신속하게 시뮬레이션할 수 있습니다.
안테나 임피던스 매칭
안테나는 일반적으로 더 큰 모듈의 일부이며, 피드, 레이돔, 지상 평면 및 기타 요소의 근접 효과는 성능에 영향을 미칩니다. 매칭 회로는 모듈에 안테나를 설치하여 발생하는 임피던스 불일치를 보정할 수 있습니다. 시뮬레이션은 최상의 성능을 달성하는 튜닝 회로 값을 찾을 수 있습니다.
- 고출력 피드 구성 요소
- 설치 성능
- 간섭 효과
- 인증
고출력 피드 구성 요소
고전력 진공 응용 분야, 특히 우주에서 멀티팩터 및 코로나 효과가 피드를 손상시킬 수 있습니다. 시뮬레이션은 열 효과를 포함한 잠재적인 실패 모드를 밝혀내어 안테나가 발사 후 안전하게 작동하도록 보장합니다.
설치된 안테나 성능 해석
플랫폼 효과도 중요합니다. 안테나가 설치된 플랫폼은 전파를 반사, 회절 또는 흡수하여 안테나 성능에 영향을 줄 수 있으며, 안테나와 플랫폼의 금속 본체가 결합되면 안테나 성능이 저하될 수 있습니다. 플랫폼이 노트북이나 스마트폰처럼 작고 복잡하든, 자동차나 항공기, 기지국처럼 전기적으로 매우 큰 경우든 관계없이 시뮬레이션을 통해 설치 성능을 계산하고 이상적인 안테나 배치를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.
공동 사이트 간섭 해석
거리, 사무실, 공장과 같은 복잡한 환경을 시뮬레이션하여 현실적인 시나리오에서 다중 경로 전파 및 예상 커버리지를 계산할 수 있습니다. 공동 사이트 간섭 및 안테나 디센스도 시뮬레이션을 통해 해석하고 완화할 수 있습니다. 안테나 시스템 간의 간섭은 잠재적인 EMI 위험을 강조하고 엔지니어가 이를 신속하게 완화할 수 있습니다.
시뮬레이션을 통한 인증
전송 기능이 있는 모든 장치는 전자기 간섭(EMI), 인체 RF 노출과 같은 주제를 다루는 수많은 안전 규정에 대한 인증을 받아야 합니다. 시뮬레이션을 통해 실제 인체 모델 내부의 필드 패턴을 파악하여 전자파 흡수율(SAR) 및 기타 RF 노출 KPI를 측정하는 것보다 더 효율적으로 계산할 수 있습니다.
연방 통신 위원회(FCC)와 같은 기관은 다양한 인증 목적으로 측정 대신 시뮬레이션 데이터를 허용합니다. 시뮬레이션을 통해 가상 안테나 시제품을 제작하고 테스트하면 예전처럼 실제 시제품을 만드는 것에 비해 시간과 비용이 절약됩니다. 결과는 몇 주 또는 몇 달이 아닌 몇 시간 또는 며칠 내에 얻을 수 있습니다. 문제가 발견되면 신속하게 해결하고 다시 시뮬레이션하여 막판에 테스트에 실패하여 비용을 많이 들여야 하는 상황을 방지할 수 있습니다.
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