5G毫米波陣列天線CST仿真實例 - 累計分布函數（CDF）計算

來源：CST仿真專家之路更新時間：2024-06-26 閱讀：

累計分布函數（CDF）在統計學上是一個由0增長到1的曲線。5G中CDF被3GPP標準推薦使用，5G 天線陣的有效全向輻射功率EIRP的CDF函數被用來評價設備的質量和性能。由于EIRP是在某一個方向角theta, phi上的輻射功率，幅值由天線增益與激勵功率乘積決定，所以EIRP在球形全方向上有最大值和最小值，且區(qū)間內連續(xù)。所以，我們可定義一個概率函數，表示EIRP在一定值內的概率，該概率函數自然就有累計分布函數CDF。

CDF在EIRP最小值以下為零，EIRP最大值以上為1。所以CDF是以EIRP為橫坐標變量的增長函數，該函數展示了EIRP在球形全方向的分布。

雖然CDF=0時的EIRP才是能達到球形輻射狀態(tài)的最小的EIRP值，考慮實際環(huán)境限制和損耗，3GPP標準實際則要求CDF=0.5時的EIRP，比如要達到至少11.5dBm。

CDF=1 時，對應的EIRP就是該天線陣能達到的EIRP峰值，3GPP標準也要求這個EIRP峰值要高過一個最小值。比如智能手機毫米波段這個最小值在20-22dBm左右，其他類別毫米波段設備的最小值可以是29dBm,43dBm等；當然EIRP峰值也有要低于一個最大值，比如智能手機毫米波段最大值為43dBm。

當然對于不同設備，標準還可以定義CDF=0.2，0.6 或0.8時的EIRP值，都有一定的范圍要求。在設備后期仿真過程中，加上人體模型或外界環(huán)境的仿真，天線輻射區(qū)域有所遮擋，EIRP下降，CDF是會整體左移的。如果設計不當，比如CDF=0.5時的EIRP本身不夠高，雖然可以加大激勵信號功率，使CDF曲線整體右移，但是要冒著總輻射功率（TRP）超標的風險。

這里我們以一個簡化的毫米波封裝天線AIP為例，演示如何獲取CDF。

STEP1 仿真得到全S參數

天線S參數顯示工作頻段為n257的26.5GHz-29.5GHz毫米波。

單端口的遠場顯示均勻主瓣向上。

Step2 定義激勵參數：每個端口的振幅和相位，控制振幅或相位的theta和phi

后處理“2Dand 3D Field Results -> - Combine Results using am-ph Parameters”, 點擊ok, 參數列表處會自動生成振幅和相位參數，默認振幅“am”為1，相位“ph“為0，這步只需要運行一次，如果用CST的Array Task, 則參數定義都自動化。