CST工作室套裝2017簡(jiǎn)介06 - CST在濾波器和陣列天線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

來源：CST仿真專家之路更新時(shí)間：2024-06-26 閱讀：

本期中我們介紹一下CST在濾波器和陣列天線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

濾波器

濾波器設(shè)計(jì)與優(yōu)化是CST工作室套裝的一大應(yīng)用，軟件包含一整套工具用于濾波器設(shè)計(jì)流程中的每一個(gè)步驟，包括初始綜合、精細(xì)調(diào)試、熱分析和故障分析。

波器設(shè)計(jì)的起點(diǎn)是設(shè)計(jì)規(guī)格要求。這些設(shè)計(jì)要求一般不僅包括通帶和阻帶頻率，還包括傳輸和反射零點(diǎn)、通帶波動(dòng)和品質(zhì)因數(shù)，以及預(yù)算、空間和熱需求。設(shè)計(jì)師面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)是選擇一種既能滿足約束條件又能滿足各項(xiàng)要求的濾波器拓?fù)洹閹椭こ處熣业胶线m的濾波器類型并綜合成一個(gè)初始設(shè)計(jì)，CST工作室套裝提供了用于腔體濾波器、交叉耦合濾波器和雙工濾波器的三維濾波器模塊(FD3D)，和用于平面濾波器的平面濾波器模塊 (FD2D)。這些模塊能用于為濾波器創(chuàng)建電路級(jí)模型和3D模型，以便開展進(jìn)一步仿真。FD3D中的耦合矩陣提取為精細(xì)調(diào)試3D濾波器結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)高效途徑。

Filter Designer 3D：在FD3D中設(shè)計(jì)的一款多模腔體濾波器

由于材料屬性、耦合和連接器影響等效應(yīng)，真實(shí)濾波器的性能與理想的數(shù)學(xué)模型略有不同。使用CST工作室套裝仿真不僅能仿真這些效應(yīng)，還能通過優(yōu)化降低它們的影響。強(qiáng)大的優(yōu)化器和高速頻域求解器能高效地調(diào)試設(shè)計(jì)中的大量參數(shù)。動(dòng)網(wǎng)格優(yōu)化可大幅度減輕調(diào)試極敏感濾波器時(shí)發(fā)生的“網(wǎng)格噪聲”，從而更快速、更準(zhǔn)確地調(diào)試濾波器

Filter Designer 2D：FD2D中設(shè)計(jì)的平面低通濾波器

濾波器在使用過程中，電磁損耗會(huì)導(dǎo)致它發(fā)熱膨脹。多物理場(chǎng)仿真將電磁仿真與熱和力學(xué)仿真相結(jié)合，能在制造原型之前分析濾波器的熱失諧。此外，通過鏈接CST自洽互作用(PIC)求解器和SPARK3D，可對(duì)二級(jí)電子倍增效應(yīng)和射頻擊穿進(jìn)行仿真（電暈）。

陣列仿真

通過將多個(gè)單元結(jié)合起來形成陣列，工程師能獲得比單個(gè)天線性能優(yōu)異得多的天線陣列。在正確的激勵(lì)下，陣列能用于形成和控制波束，從而讓陣列具備掃描環(huán)境或跟蹤移動(dòng)接收器的能力。從單天線設(shè)計(jì)到包含饋線和天線罩在內(nèi)的完整天線陣系統(tǒng)，CST工作室套裝能用于研發(fā)各類小型和大型天線陣列。

MIMO（多輸入、多輸出）是一種在移動(dòng)通信中廣泛使用的技術(shù)，能充分利用多徑傳播的優(yōu)勢(shì)，改善復(fù)雜環(huán)境中的接收性能，其構(gòu)成了智能認(rèn)知天線的基礎(chǔ)。CST工作室套裝為MIMO天線提供計(jì)算性能指標(biāo)的專用功能工具包，例如計(jì)算多路復(fù)用效率和包絡(luò)相關(guān)系數(shù)。

對(duì)大型陣列，相控陣設(shè)計(jì)向?qū)茱@著簡(jiǎn)化陣列設(shè)計(jì)流程。首先仿真單個(gè)天線的性能以計(jì)算和優(yōu)化方向圖和阻抗，然后自動(dòng)創(chuàng)建完整天線陣列模型，通過對(duì)天線陣的仿真將邊緣效應(yīng)和各單元之間的互耦考慮在內(nèi)。通過與Antenna Magus中陣列綜合工具的鏈接可以幫助用戶為他們的陣列找到合適的布局與激勵(lì)。