5G天线设计的三大HFSS新特性

5G网络以其更高的数据速率、更大的容量、更宽的带宽、更高的安全性和更低的延迟，将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是天线系统以及它们与客户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，以及波束形成、波束转向和多波束(MIMO)所需的技术，将对天线设计师和系统集成商构成重大挑战。

几十年来,Ansys基于一直处于最前沿，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，特别解决了5G天线设计的挑战。

求解多天线单元阵列

在毫米波空间，5G天线将被实现为多个天线元件的排列，称为“阵列天线”，以增加天线的有效孔径和获得．阵列天线还可以将能量或信息引导到客户端设备，以提供非常安全的高通量链路。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 Comp 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求解精度。

使用Ansys HFSS 3D Comp阵列技术，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 Comp Array解决方案利用设计的重复性，进一步简化网格划分和求解工作，而不会损失求解精度。最近，3D比较阵列技术得到了增强，具有直观的界面，可以使用数组定义中的多个唯一单元格快速设置这些设计。

最后，在Ansys 2020 R2版本，利用HFSS的直接矩阵求解器对这些复杂阵列天线系统矩阵进行了三维补偿阵列技术的改进。这提供了尽可能低的解噪声底和更快的解时间，特别是当激励或元素的数量增长很大时。

3D Comp 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求解精度。

通过并发网格节省时间

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对3D Comp阵列中组装的所有不同组件进行网格划分。并发组装网格利用共享和分布式HPC资源，并通过支持更快的模拟来节省时间。

此外，您还可以为设计的各个部分定义特定的网格划分技术。HFSS phi mesh是针对印刷电路板(pcb)和集成电路(IC)封装等分层结构进行优化的，可以明确地应用于设计的这些部分。类似地，Tau网格更适合于“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对后处理模拟数据和分析设备性能提出了几个挑战。天线阵列的累积分布函数(CDF)是一种分析，它决定了5G阵列天线的覆盖性能，无论它是客户端设备的一部分还是网络系统的一部分。通过使用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。

结合三维辐射模式图显示有效增益覆盖的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，设备可能辐射到用户的能量量被量化为距离客户端设备指定距离的电磁PD。这种自动化快速有效地分析PD，并为您提供一个很好的想法，如果您要通过认证测试。它指示您何时可能需要重新设置功率级别或完全重新设计设备以通过认证。这项技术用于为5G标准认证客户端设备已经在电子工业中发挥了作用．

如欲了解更多有关5G天线设计方案及工作流程，请浏览“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。