5G天线设计的三大HFSS新特性

5G网络将以更高的数据速率、更大的容量、更宽的带宽、更高的安全性和更低的延迟，为世界带来前所未有的全新无线体验、产品和整个行业。

5G使能技术也将给网络基础设施和5G客户端设备的设计人员带来新的挑战。这些挑战的一个核心特征无疑将是天线系统以及它们与客户端产品或网络平台的集成。为了实现更高的数据速率和带宽，5G将使用毫米波(mmWave)频谱中的更高频段。这些更高的频率，伴随着所需的技术波束形成波束转向和多波束(MIMO)将对天线设计人员和系统集成商提出重大挑战。

几十年来,Ansys基于一直走在最前沿，使工程师能够解决他们最困难的天线设计挑战。最近的Ansys 2020 R2版本为HFSS带来了新的重大改进，特别是解决了5G天线设计的挑战。

多天线单元阵列的求解

在毫米波领域，5G天线将被实现为称为“阵列天线”的多个天线元件的排列，以增加天线的有效孔径和增益。阵列天线还可以引导能量或信息到客户端设备，以提供非常安全的高吞吐量链路。嵌入式电子设备还具有动态扫描和跟踪用户在网络中物理移动的能力。

3D compp Array解决方案利用设计的重复性来进一步简化网格划分和求解工作，而不会损失保真度或解决方案的准确性。

使用Ansys HFSS 3D compp Array技术，您可以设置5G毫米波阵列天线，并使用称为域分解方法(DDM)的复杂求解器技术有效地求解它们。此外，3D compp Array解决方案利用设计的重复性，进一步简化了网格划分和求解工作，而不会降低求解精度。最近，3D比较阵列技术已经增强了一个直观的界面，可以使用阵列定义中的多个独特单元快速设置这些设计。

最后，在Ansys 2020 R2发布，利用HFSS的直接矩阵求解器，增强了三维比较阵列技术求解这些复杂的阵列天线系统矩阵。这提供了尽可能低的解决噪声底和更快的解决时间，特别是当激励或元素的数量增加时。

3D compp Array解决方案利用设计的重复性来进一步简化网格划分和求解工作，而不会损失保真度或解决方案的准确性。

通过并发网格划分节省时间

在2020 R2中应用的另一个有趣的新功能是能够以并行或并发的方式在3D Comp阵列中组装所有不同的组件。并发装配网格利用共享和分布式HPC资源，并通过实现更快的仿真来节省时间。

此外，您可以定义特定的网格划分技术来设计零件。HFSS phi网格针对印刷电路板(pcb)和集成电路(IC)封装等分层结构进行了优化，可以明显地应用于设计的这些部分。同样，Tau网格更适合“真正的”3D部件，如连接器或外壳，可以专门应用于这些部件。

自动化5G后处理

5G对后处理仿真数据和分析设备性能提出了一些挑战。天线阵列的累积分布函数(CDF)是一种决定5G阵列天线覆盖性能的分析，无论它是客户端设备还是网络系统的一部分。使用CDF，您可以根据一组预先确定的扫描角度从设计中快速了解天线阵列的预期整体性能。

结合三维辐射图显示有效增益覆盖一组指定的扫描角度

最后，如果您正在设计需要特定吸收率(SAR)认证的客户端设备，那么功率密度(PD)的自动提取将非常重要。在开发任何5G客户端设备(如智能手机或耳机)时，设备可能向用户辐射的能量量被量化为与客户端设备指定距离处的电磁PD。这种自动化可以快速有效地分析PD，并为您提供一个好主意，如果您要通过认证测试。它表明，为了通过认证，您可能需要重新设置功率水平或完全重新设计设备。该技术用于认证5G标准的客户端设备已经在电子行业发挥了作用．

要了解有关5G天线设计解决方案和工作流程的更多信息，请查看“如何设计用户设备天线系统"和"如何设计基站天线阵列“白皮书。