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產(chǎn)品設(shè)計(jì)生命周期中的射頻仿真

星星科技指導(dǎo)員 ? 來(lái)源:volansys ? 作者:Bimal Makwana ? 2022-12-06 16:40 ? 次閱讀

最新的技術(shù)趨勢(shì)是將所有有線接口轉(zhuǎn)換為無(wú)線接口。無(wú)論是在消費(fèi)、汽車、醫(yī)療還是工業(yè)行業(yè)。這種接口從有線到無(wú)線的轉(zhuǎn)換提供了更大的靈活性和便利性,并提供全球訪問(wèn),而不是區(qū)域綁定的有線訪問(wèn)。根據(jù)新的市場(chǎng)研究報(bào)告,預(yù)計(jì)到2023年,市場(chǎng)將從2018年的65.1億臺(tái)達(dá)到87.8億臺(tái),2018年至2023年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為6.2%。

構(gòu)建硬件產(chǎn)品本身是一個(gè)耗時(shí)且昂貴的過(guò)程。而設(shè)計(jì)無(wú)線產(chǎn)品需要適當(dāng)?shù)?a target="_blank">天線類型規(guī)格選擇、放置和預(yù)防措施,以滿足預(yù)期的射頻測(cè)量。如果不這樣做,將增加上市時(shí)間、開發(fā)成本,并且可能需要多次旋轉(zhuǎn)。將其添加到最新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中需要產(chǎn)品更加緊湊,其中嵌入了多個(gè)RF解決方案,這將使RF和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜性更上一層樓,并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中增加風(fēng)險(xiǎn)。

在實(shí)際原型上進(jìn)行傳統(tǒng)的天線性能測(cè)量可以在一定程度上解決目的,即(一個(gè)或兩個(gè))RF天線數(shù)量有限且產(chǎn)品復(fù)雜度低。在產(chǎn)品中具有小尺寸、高復(fù)雜性和特定射頻性能標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)天線不遵循這種方法。與許多情況一樣,所選的RF天線解決方案無(wú)法按預(yù)期工作,這可能會(huì)縮短上市時(shí)間并增加開發(fā)成本。

為了解決這一障礙,設(shè)計(jì)人員尋求優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程和開發(fā)成本,同時(shí)考慮RF解決方案的復(fù)雜性。RF仿真是一種可以消除這種額外風(fēng)險(xiǎn)負(fù)擔(dān)的解決方案。

RF仿真是巨大的,隨著其仿真復(fù)雜性和方法的考慮而增長(zhǎng)。有多個(gè)模擬器軟件,如HFSS,CST,AD等,應(yīng)根據(jù)問(wèn)題類型明智地使用。大多數(shù)情況下,HFSS被選擇用于嵌入式解決方案的RF天線設(shè)計(jì)/仿真。設(shè)計(jì)人員需要將這種RF天線仿真有效地集成到其產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、方法和驗(yàn)證階段,以獲得最大收益。對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求變得越來(lái)越復(fù)雜,產(chǎn)品設(shè)計(jì)師/經(jīng)理對(duì)如何在產(chǎn)品硬件開發(fā)階段有效地添加射頻天線設(shè)計(jì)感到困惑。新的仿真細(xì)節(jié)和數(shù)據(jù)需要新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)管理技術(shù)。

從根本上說(shuō),射頻天線設(shè)計(jì)/仿真驗(yàn)證了產(chǎn)品選項(xiàng),還有助于在產(chǎn)品在設(shè)計(jì)周期中不斷發(fā)展時(shí)選擇正確的操作。因此,硬件產(chǎn)品設(shè)計(jì)和射頻天線設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系表明,如何將射頻設(shè)計(jì)階段包含在產(chǎn)品開發(fā)周期階段中。

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概念驗(yàn)證

概念驗(yàn)證(POC)階段從沒(méi)有任何機(jī)械模型的產(chǎn)品的基本概念開始。所需的詳細(xì)信息包括產(chǎn)品用例、天線要求、估計(jì)的 PCB 尺寸、主要金屬部件(如果有)、材料詳細(xì)信息和所需的產(chǎn)品尺寸。使用簡(jiǎn)化的機(jī)械模型進(jìn)行仿真,該模型將提供有關(guān)可行和不可行算法的詳細(xì)信息。稍后,只能在此階段確定主要障礙,這將有助于產(chǎn)品所有者創(chuàng)建更好的業(yè)務(wù)案例和產(chǎn)品規(guī)范。

預(yù)仿真

完成 POC 階段后,硬件要求規(guī)范和系統(tǒng)架構(gòu)將最終確定。預(yù)仿真是使用機(jī)械工程師設(shè)計(jì)的最新/更豐富的模型完成的。此階段可能需要多次迭代,直到天線解決方案完成。此外,此階段還將提供多個(gè)天線產(chǎn)品中不同天線解決方案的最小距離、位置和方向。該相位應(yīng)確保產(chǎn)品中的其余變化不會(huì)影響RF天線解決方案。預(yù)仿真階段是整個(gè)RF天線仿真階段的主要階段。

模擬

原理圖和布局設(shè)計(jì)完成后,仿真或虛擬測(cè)試階段開始。屆時(shí),原型的機(jī)械外殼也將最終確定。因此,該模擬是在功能齊全/極其詳細(xì)的機(jī)械模型上進(jìn)行的。需要精確的外殼、機(jī)械部件屬性和材料細(xì)節(jié),以獲得確切的細(xì)節(jié),這將有助于獲得更準(zhǔn)確的射頻仿真結(jié)果。此外,它還需要優(yōu)化RF性能,并測(cè)試附近機(jī)械,金屬和PCB布局變化的可能影響。在這里,RF仿真的準(zhǔn)確性取決于準(zhǔn)確且定義明確的細(xì)節(jié),這有助于獲得最終產(chǎn)品中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)并提前做好準(zhǔn)備。

驗(yàn)證

一旦原型板準(zhǔn)備就緒并完成啟動(dòng)測(cè)試,驗(yàn)證階段就開始了。盡管仿真要求精度很高,但它始終需要通過(guò)物理測(cè)量來(lái)驗(yàn)證仿真結(jié)果。還需要排除人為錯(cuò)誤,并提供正確的模擬細(xì)節(jié)。在預(yù)仿真和仿真階段,額外的合并濾波器將需要在驗(yàn)證階段進(jìn)行調(diào)整以獲得最佳性能。射頻天線測(cè)量的驗(yàn)證階段將填補(bǔ)射頻天線產(chǎn)品設(shè)計(jì)的剩余空白。

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在這個(gè)完整的RF天線仿真設(shè)計(jì)階段,需要考慮多個(gè)參數(shù),并確保設(shè)計(jì)/仿真RF天線解決方案滿足其要求。參數(shù)包括天線類型、天線位置、方向、設(shè)計(jì)多個(gè)天線時(shí)的天線隔離、回波損耗、駐波比、增益、帶寬、輻射效率、平面圖的影響、附近部件對(duì)輻射方向圖的影響。

如上所述,將射頻天線設(shè)計(jì)/仿真集成到硬件產(chǎn)品中將有助于有效地設(shè)計(jì)復(fù)雜的射頻天線產(chǎn)品。它從初始需求階段開始逐步降低射頻風(fēng)險(xiǎn),以避免產(chǎn)品在后期階段出現(xiàn)主要障礙。產(chǎn)品所有者可以根據(jù)仿真結(jié)果做出主動(dòng)決策,而不是實(shí)際承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。

審核編輯:郭婷

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