达索系统多媒体设备天线仿真解决方案

寂静回声

达索系统旗下SIMULIA品牌的CST软件，其核心产品是CST工作室套装（CST STUDIO SUITE），用于求解各类电磁场问题，以及电磁和电路、热、结构应力的多学科耦合问题。除了CST2018工作室套装外，还有例如AntennaMagus，Optenni Lab等软件，都是解决天线射频问题的重要工具。

Antenna Magus是一款专业的天线设计综合软件，里面包含超过300种天线类型，并在持续的增加。它可以根据客户需求，快速搜索合适的天线类型，然后根据输入的天线的设计指标和空间要求，快速给出符合要求的天线设计，并进行天线性能的预估，最后导出全参数化的cst仿真文件，在CST中进行精确仿真和优化。

Optenni Lab - 是一款具有创新分析功能的专业软件工具，提供快速的全自动匹配电路优化工具，包括自动生成多种最佳拓扑结构，估算可获得的天线带宽以及计算多天线系统中最坏情况下的隔离。 借助这些工具，天线设计师可以快速评估各种天线设计和概念，包括多端口天线和可调匹配电路。

我们以一款多媒体设备的天线设计流程，来介绍如何利用CST工作室套装和AntennaMagus以及Optenni Lab工具来完成复杂结构模型上的天线设计的整体解决方案。

这里我们要做的就是要给如下图这样一台智能投影仪设计天线。

这款便携投影仪比iphone8手机稍大，但比平板电脑小，时尚又携带方便。可以通过WIFI链接到路由器和互联网也可以和手机的蓝牙进行链接。对于这样一款产品的天线方案设计来说有以下难点：

• 如何和CAD结构工程师配合评估出合适放置天线的位置
• 如何利用有限的空间设计多付天线并且天线的性能满足产品使用要求
• 如何利用仿真快速的评估整个产品性能，缩短研发周期
  

接下来我们通过一个完整的工作流程介绍CST的工作室套装和Antenna Magus、 Optenni Lab等工具是如何帮助天线设计师快速准确的评估产品的天线性能的，快速准确的解决以上罗列的难题的。第一步，导入CAD模型我们导入的是完整的结构，弯曲的尺寸是324mm*190mm。其中包含一个投影模块、两块电池、扬声器系统，中间还有电路板主体。整个框架是金属结构，具有一定的结构刚性。金属框架的产品在它的设计过程中由于各种各样的原因（加工、工艺、结构、重量、成本等）一直在改变优化。在产品开发迭代的过程中，从v0没有可放置天线的空间的原始模型，到便于V1阶段CNC加工的结构或者是V2 便于铸造的框架设计。每个阶段产品经理都会要求天线工程师来进行天线的评估。以CST套装来进行天线评估的好处是，可以随时根据结构工程师的要求，实时导入CAD模型。下面我们以V2框架结构来展示如何进行天线快速设计。
我们可以用供应商直接提供的成品天线，但是这在不断改变的金属框架结构下，成品天线设计的灵活性肯定不如自己设计的天线。在本例中，整个产品布局不算特别紧凑的使用场景下，Antenna Magus完全可以快速给出合适的设计方案。我们打开Antenna Magus选择需要设计的天线频段这样就能快速得到一批候选天线。这里软件从300多种天线中精选了6种满足要求的天线给用户备选。这里我们选用了Antenna Magus库中的天线，并在天线模型中通过设置Anchor point装配到结构件相应的位置上在对上述模型的两个天线进行仿真后发现天线的S参数不够理想如之前一样的方法，我们需要对整个框架下各个可能放置天线的位置进行合理的评估。通过仿真给出的天线效率、方向图覆盖、隔离度等指标给出支撑数据。这里我们通过CST的SAM流程将每一组装备方式作为一组仿真结果上图中，我们将每一种组合生成一个仿真任务，对以上的九种不同位置选择分别进行仿真论证。由于CST工作室套装独家的PBA网格技术，能很快速的在个人笔记本上完成以上的仿真工作，所以对以上九种不同的组合方案也可以很高效的完成设计，