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Software de simulación de antenas para diseño y modelado
La tecnología de antenas avanza constantemente para satisfacer las crecientes demandas de la industria. Del mismo modo, Remcom ha seguido el ritmo para proporcionar a los ingenieros un software de simulación de antenas que se adapte a sus procesos y les ayude a cumplir los requisitos de diseño de sus dispositivos.
Flujo de trabajo de simulación de diseño de antenas
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Configura las propiedades del proyecto, el rango de frecuencias y mucho más.
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Importe archivos CAD 3D, bases de datos PCB y cree o modifique geometrías.
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Especificar las propiedades EM de los materiales.
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Añade fuentes de tensión o distribuciones modales de campo.
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Aplicar límites exteriores.
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Discretizar el espacio CAD 3D en celdas.
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Asociar un material a cada borde de celda mejora la precisión mediante el mallado inteligente rápido.
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Solicite los resultados del sensor.
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Examine los resultados y visualícelos.
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Ejecutar la simulación FDTD.
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Analice las redes de adaptación y las combinaciones de fase de puerto con superposición para la formación de haces mediante herramientas de posprocesamiento.
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Parametrizar el proyecto y realizar análisis paramétricos.
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Personalice mediante scripts para automatizar tareas repetitivas.
Software de simulación electromagnética 3D XFdtd
Las antenas son omnipresentes en la tecnología actual y abarcan todo el espectro, desde las bajas frecuencias a las microondas, pasando por los terahercios y más allá. Nuestro software de simulación electromagnética 3D XFdtd es un solver de onda completa basado en el método método de diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD) y es idóneo para analizar diseños que van desde simples dipolos y parches hasta los últimos dispositivos móviles que constan de cientos de componentes y múltiples antenas. Las avanzadas funciones de procesamiento de XFdtd también son capaces de manejar estándares celulares de quinta generación en frecuencias de ondas milimétricas que implican matrices de antenas y un procesamiento más complejo.
XFdtd incluye solvers de onda completa, estáticos, biotérmicos, de optimización y de circuitos para abordar una amplia variedad de aplicaciones. También funciona con los productos de trazado de rayos de Remcom para proporcionar una capacidad de simulación exhaustiva en la gama baja, media y alta del espectro electromagnético.
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Análisis en profundidad de dispositivos aptos para 5G y matrices 5G
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Solucionador de circuitos en el dominio de la frecuencia y editor de esquemas
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Malla precisa de geometría curva mediante XACT Accurate Cell Technology®.
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Optimizador de elementos de circuito
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Co-simulación transitoria EM/circuito
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PrOGrid Proyecto Gridding® Optimizado
Explora toda la colección de funciones exclusivas de XFdtd...
Ventajas del método FDTD para la simulación de antenas
Mientras que muchas técnicas de simulación electromagnética se aplican en el dominio de la frecuencia, la FDTD resuelve las ecuaciones de Maxwell en el dominio del tiempo, calculando progresivamente los valores del campo EM en pasos discretos en el tiempo. El método FDTD presenta varias ventajas únicas en la simulación de antenas:
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Excelente escalabilidad del método a medida que aumenta el tamaño del problema
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Salida de banda ancha proporcionada a través de una única ejecución del programa
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Más eficaz que otros métodos EM a medida que aumenta el número de incógnitas
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Simula una amplia variedad de materiales eléctricos y magnéticos
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Avances como la tecnología XACT Accurate Cell Technology® de XFdtd resuelven superficies curvas complejas, reduciendo el tiempo de simulación y mejorando la precisión de diseños extremadamente intrincados.
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Método preferido para realizar simulaciones EM de los efectos biológicos de los dispositivos inalámbricos [1].
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El método más eficaz para obtener resultados precisos de la penetración del campo en los tejidos biológicos
Aplicaciones de simulación de antenas XFdtd
Los ingenieros de antenas llevan mucho tiempo utilizando software de EM para optimizar diseños virtualmente, reduciendo el gasto y el tiempo de fabricación de prototipos de hardware y evaluando rápidamente numerosas configuraciones de dispositivos. El amplio espacio de simulación cubierto por XFdtd abarca todos los diseños de antenas, desde las antenas básicas tradicionales hasta los dispositivos 6G de última generación en el rango de los terahercios y más allá. He aquí algunos ejemplos de la amplia variedad de aplicaciones de antena para las que puede utilizarse XFdtd:
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Conjuntos de antenas 5G en frecuencias de ondas milimétricas
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Dispositivos de Internet de las Cosas (IoT), como altavoces y cámaras inteligentes
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Antenas de hilo
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Parches microstrip
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Antenas de bocina
Las simulaciones XFdtd son capaces de analizar dispositivos muy complejos de forma eficiente y no están limitadas por ninguna barrera computacional; son posibles proyectos que abarquen más de 500 longitudes de onda cúbicas.
Más información sobre las opciones de computación de alto rendimiento de XFdtd para simulaciones EM.
Ventajas del software de simulación de antenas XFdtd
Proceso de análisis sencillo
En XFdtd pueden crearse sofisticados diseños de dispositivos utilizando un modelador CAD con todas las funciones o archivos importados en muchos formatos estándar. Prácticamente todos los aspectos de un proyecto pueden parametrizarse, lo que permite una rápida caracterización de las variables de diseño. Los dispositivos simulados pueden excitarse mediante una gran variedad de opciones de entrada, como tensiones y corrientes de fuentes puntuales o fuentes distribuidas que incluyen diversos puertos de guía de ondas. La ganancia, la eficiencia, la impedancia, los parámetros S y la potencia disipada son magnitudes de salida comunes que se generan. También se dispone de datos específicos de la interacción de los campos con los tejidos biológicos, como la tasa de absorción específica (SAR) y las distribuciones de densidad de potencia.
Opciones avanzadas de postprocesado
Las herramientas de análisis más avanzadas deben ir más allá de los resultados tradicionales para satisfacer las necesidades de los dispositivos IoT/Connected Home, 5G y 6G. Es esencial disponer de herramientas de análisis de matrices de antenas capaces de procesar rápidamente los datos para definir y optimizar el rendimiento de sistemas complejos de formación de haces que contengan cientos o más elementos. Comprender la cobertura completa de un patrón de ganancia utilizando técnicas de procesamiento avanzadas como la función de distribución acumulativa de la potencia isotrópica radiada efectiva (CDF de EIRP) es fundamental para los diseñadores de antenas, y XFdtd satisface esta necesidad. Además, para muchos sistemas de comunicación que emplean múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO), como las estaciones base de telefonía móvil y los concentradores WiFi, las interacciones entre elementos son cruciales. Las herramientas MIMO de XFdtd pueden calcular magnitudes como el aislamiento y la correlación cruzada envolvente, que garantizan un funcionamiento correcto.
Diseño y optimización de circuitos de adaptación de antenas Incluido
Los días en que se diseñaba y sintonizaba una antena para una sola frecuencia han pasado a la historia, ya que los dispositivos actuales tienen que conectarse eficazmente en varias bandas mediante el uso de circuitos de adaptación. XFdtd dispone de sofisticadas herramientas para el análisis de circuitos de adaptación, como el Optimizador de elementos de circuito (CEO), que puede sintonizar antenas para múltiples bandas al tiempo que incluye los efectos electromagnéticos de la estructura que rodea al circuito; esto es especialmente importante para los diseñadores de teléfonos móviles. Los circuitos más complejos pueden incluirse con cosimulación de circuitosque ejecuta en paralelo FDTD y solvers de circuitos para incluir los efectos de componentes de chips de fabricantes comunes o redes de adaptación multipuerto mediante modelos SPICE. XFdtd también incluye la integración con el software de diseño de circuitos de adaptación Optenni Labque puede determinar la topología óptima de la red de adaptación.
Referencia:
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, abril de 2002.
Información adicional
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Seminarios en línea
Visión general del editor de esquemas de XFdtd y optimización para el diseño de redes de correspondencia
En este seminario web se muestra toda la gama de funciones disponibles para los usuarios, con especial atención a las actualizaciones recientes que incluyen la optimización de los valores de los componentes, los sintonizadores de impedancia y apertura con códigos de sintonización y los resultados de eficiencia del sistema.
Ver toda la simulación de antenasSeminarios en línea
Seminario web sobre estudios de mercado: Retardo de grupo para una antena de banda ultraancha
En este seminario web, el equipo de productos de XFdtd analiza el retardo de grupo para antenas UWB.
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Diseño de dispositivos domésticos inteligentes y conectividad WiFi mediante simulación EM
Este seminario web demuestra los puntos fuertes de XFdtd y Wireless InSite de Remcom para diseñar y simular dispositivos domésticos inteligentes, analizar las capacidades de propagación y formación de haces y evaluar el rendimiento de los dispositivos mediante técnicas MIMO.
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Ejemplos de aplicación
Análisis XFdtd de un conjunto de antenas de satélite en banda Ku para dispositivos móviles
En este ejemplo se muestra un conjunto compacto de antenas en banda Ku para su uso en aplicaciones de dispositivos móviles. La antena está sintonizada para funcionar a 12,5 GHz y contiene un conjunto de 4x4 elementos, cada uno de los cuales consiste en un conjunto de antenas de parche orientadas y en fase para producir un diagrama de campo lejano polarizado circularmente. El conjunto de antenas tiene una ganancia de pico superior a 20,7 dBi con lóbulos laterales inferiores a 8 dBi y un ancho de haz de 3 dB de unos 15 grados.
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Simulación EM de un conjunto de antenas de 140 GHz para comunicaciones inalámbricas 6G
Se demuestra un conjunto de antenas de ranura de 140 GHz excitadas por una cavidad integrada en un sustrato para su uso en comunicaciones inalámbricas. El conjunto de antenas tiene alta ganancia, amplio ancho de banda, bajos costes de fabricación y pequeño tamaño, lo que lo convierte en un diseño eficaz. El conjunto final de antenas 8x8 tiene un ancho de banda de 130 a 145 GHz, una ganancia de pico de 20,5 dBi y una eficiencia de radiación en torno al 60%.
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Análisis del rendimiento de las cámaras remotas conectadas en interiores con XFdtd
Este ejemplo demuestra el rendimiento de una cámara remota con conjuntos de antenas de dos elementos para capacidades de 2,4, 5 y 6 GHz para 802.11 a/b/g/n/ac/ax. Se analiza la cobertura máxima posible en cada frecuencia para demostrar las capacidades del dispositivo como parte de un sistema doméstico conectado que se comunica con un router MU-MIMO.
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Vídeos
Ajuste del sintonizador de impedancia en XFdtd
Esta presentación demostrará las ventajas de utilizar XFdtd para el diseño de redes de correspondencia complejas.
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Antena de adaptación dinámica con el editor de esquemas de XFdtd
En este videotutorial se simula la impedancia intrínseca de una antena en dos condiciones: en el espacio libre y contra una cabeza. También se incluye un conmutador de tres puertos con dos estados posibles.
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Sintonizar una antena sintonizable utilizando el editor de esquemas de XFdtd
En este tutorial, demostramos la facilidad de ajustar o sintonizar, múltiples modos de funcionamiento para que los valores de capacitancia coincidan con varias bandas de frecuencia. Utilizando el editor esquemático de XF con barras deslizantes de sintonización, los valores correctos se pueden encontrar en momentos.
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Publicaciones
Uso de antenas personalizadas en IoT
Las antenas personalizadas son vitales para una conectividad IoT sin fisuras, atendiendo a diversas aplicaciones con requisitos especializados.
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Diseño de geometrías de antenas 3D mediante algoritmos genéticos
Este informe presenta los primeros resultados de un algoritmo genético que evoluciona geometrías tridimensionales.
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Co-simulación de transitorios EM/Circuito en XFdtd: Una mirada más cercana a los diodos TVS para protección ESD
Este artículo presenta la capacidad de co-simulación de transitorios EM/circuito de XFdtd, que combina la fuerza de la simulación electromagnética 3D de onda completa con la flexibilidad de los solvers de circuito.
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