5G天線仿真

對移動通信的高速需求正在迅速增長。由于智能手持設備的出現，移動數據量多年來呈爆炸式增長，這些設備支持多媒體和交互式游戲等寬帶無線應用。為了滿足這些需求，第五代（5G）天線的研發已經在進行中。本文介紹了HFWorks中的工作流程和仿真功能，使天線工程師能夠設想和設計第五代移動天線。本文介紹了雙波段毫米波天線的仿真。

Solidworks 5G天線模型

圖 1 -用于 5G 應用的雙頻天線 3D 模型

圖 1 顯示了由方形貼片組成的天線，該貼片包括靠近貼片邊緣的 L 形槽。這種布置增加了電容和電感效應，從而產生了兩個不同且理想的諧振毫米波頻率：28 GHz 和 38 GHz。天線使用 RT/Duroid 進行仿真，相對介電常數為 2.2，介電損耗角正切為 0.0009。該結構用 0.2 毫米寬的微帶饋線激發，以獲得 100 歐姆的阻抗。可以使用ATLASS計算本示例中的結構的電氣參數［1］。天線的幾何參數（L1、L2、t1、t2、t3、t4、t5、Lf、Wf 和 Df）在文件中定義，并作為方程式導入 SolidWorks 以促進參數化工作流程。圖 2 顯示了天線的主要尺寸。

圖2 毫米波貼片天線主要幾何參數示意圖（俯視圖和側視圖）

5G天線的S參數

圖 3 顯示了使用 HFWorks 仿真的貼片天線的 S 參數結果和測量結果 ［2］。諧振頻率分別為 27.375GHz，反射系數為 -29.87dB 和 37.125GHz，反射系數為 -16.39dB。

圖 3-a

圖3-b

圖 3 -毫米波天線的回波損耗 （a） 測量結果，（b） 使用 HFWorks 的模擬結果

5G天線增益

遠場模擬顯示了模型周圍遠離結構的場分布。圖 4 （a） 顯示了在 27.375 GHz 的第一諧振頻率下 3D 格式的增益模式，圖 4 （b） 顯示了 2D 格式的相同增益模式。

圖 4-a

圖 4-b

圖 4 - （a） 27.375GHz 時增益模式的 3D 圖，（b） 27.375GHz 時增益模式的 2D 圖

結論

在本文中，使用 HFWorks 模擬了用于 5G 應用的毫米波天線，并與測量數據進行了比較 ［2］。發現諧振頻率為 27.375GHz 和 37.125GHz。各種圖表顯示了 HFWorks 獲得的測量結果和模擬結果之間的良好一致性。