Проектирование и реализация фазированных антенных решеток для устройств управления лучом и устройств MIMO. Часть 6
Это дает пользователям возможность создавать график в дальней зоне, который можно отбирать по частоте, входной мощности, углам фи и тета, используя слайд-тюнеры для контроля значений этих параметров. Результирующая диаграмма направленности антенны дает проектировщикам визуальную картину в режиме реального времени, отображающую влияние их проектных решений на производительность в дальней зоне.
Разработка реальной фазированной решетки в ее материальном воплощении требует, чтобы при проектировании и моделировании большое значение было уделено анализу на уровне схем и физической реализации компонентов. Весь процесс проектирования от синтеза антенны, создания диаграмм направленности антенны через ЭМ анализ, конфигурацию решетки и сети питания, создание принципиальных схем, - показан на Рис.10. Программа NI AWR работает с дополнительными деталями разработки и глубинным анализом для поддержки дальнейшей физической разработки и реализации, включая полное ЭМ моделирование для всей решетки, а также совместное моделирование структуры питания, представленной поведенческими блоками на уровне схем и на уровне системы, выстроенное на информации, определенной пользователем в Мастере создания фазированных решеток.
Мастер поддерживает создание готовых к моделированию схем, систем и разработок на основе файлов данных, конфигурированных в иерархические схемы для анализа в программах Microwave Office (схемы) или VSS (системы), и в ЭМ симуляторе. Возможности, связанные с созданием этих трех форматов, приведены ниже.
Первая опция генерирует набор VSS системных диаграмм, представляющих собой разработку решетки на основе следующего:
- Полная разработка решетки с портами ввода и вывода, которая может использоваться как подсхема тестируемого устройства. В дополнение создается текстовый файл данных, содержащий координаты и коэффициент усиления и набег фазы каждого элемента.
- Сеть питания для конфигураций фазированной решетки или мультиплексор/демультиплексор для конфигураций MIMO.
- Сеть питания для конфигураций фазированной решетки может состоять как из одной, так и из множества подсхем каскадного сплиттера.
- Подсхема для каждой группы элементов с образцом, включенным в подсхему тестируемого устройства для каждого элемента.
- Подсхема для каждой конфигурации антенны и ВЧ связи, каждая группа элементов включает образец применяемой конфигурации антенны и ВЧ связи.
- Подсхема для фазовращателя, которая также отвечает за применение коэффициента усиления и набега фазы для каждого элемента. Эта подсхема вычисляет соответствующий фазовый сдвиг для данной пары углов поворота для элемента в его конкретных координатах.
- Для проекта есть моделирование рассогласования импеданса.
- Если проект решетки является конфигурацией фазированной решетки, но не MIMO, то предлагается опция создания полного испытательного стенда.
Испытательный стенд состоит из:
- Системная диаграмма, содержащая подсхему тестируемого устройства и дополнительный блок переменных для свипирования угла падения тета и угла падения фи
- График с измерением каскадного усиления, настроенный для отображения изменения усиления.
Во второй опции опция создания принципиальной схемы создает набор схем и ЭМ структуру для моделирования проекта фазированной решетки, включая ВЧ связь, фазовращатели и питающую сеть. Они представлены принципиальными схемами, а характеристики антенны представлены ЭМ структурой. Эта опция не поддерживает конфигурации MIMO или антенные конфигурации, которые игнорируются, так как свойства антенны определены ЭМ структурой. Созданные принципиальные схемы включают мастер-схему, представляющую полный проект решетки, питающую сеть, подсхему, представляющую каждую группу элементов, подсхему, представляющую каждую конфигурацию ВЧ связи и антенны для каждой группы элементов и фазовращатель, отвечающий за применение коэффициента усиления и набега фазы для каждого элемента.
ЭМ структура, представляющая решетку антенн, может быть сгенерирована либо путем выбора ЭМ структуры, представляющей отдельную антенну, и затем дублирования ее в нужной для элемента локации, либо путем определения настроек для простой прямоугольной патч-антенны, которая затем дублируется в нужных для элемента локациях. Создавая ЭМ структуру, представляющую отдельный элемент антенны и позволяя генератору копировать эту структуру в решетку, пользователь может установить различные настройки ЭМ структуры, которые нужны для проекта этой антенны. Обратите внимание, что ЭМ структура должна быть в проекте, чтобы ее можно было использовать при создании принципиальной схемы.
Третья опция создает текстовый файл данных, который может использоваться при монтаже, блок на основе файлов данных. Если проект решетки представляет собой фазированную решетку, а не конфигурацию MIMO, эта опция предлагается для создания испытательного стенда. Испытательный стенд состоит из следующего:
- Системная диаграмма, содержащая блок с файлами данных, и дополнительный блок для свипирования угла падения тета и угла падения фи
- Автоматически созданный график с измерением каскадного усиления, отображающий изменение усиления.
Некоторые из различных подсхем, созданных Мастером в процессе создания фазированной решетки на основе схем и систем, показаны на Рис.11. Эти предварительно сконфигурированные подсхемы готовы к дальнейшему анализу и текущему проектированию схем/систем, заменяя идеальные компоненты в питающей сети фактической трассировкой и ВЧ компонентами.
Заключение
Данный материал представил новый оптимизированный процесс проектирования на платформе NI AWR Design Environment, призванный помочь проектировщикам создавать системы фазированных антенных решеток, включая антенную решетку, сеть питания, радиочастотные компоненты интерфейса на основе поведенческих моделей, которые отвечают строгим требованиям по надежности, производительности, компактности и стоимости. Этот процесс основан на возможности синтезировать новую антенну, что дает пользователям возможность создавать отдельные элементы антенны и использовать ЭМ анализ для создания индивидуальных диаграмм направленности антенн. Данные диаграмм направленности затем используются новым Мастером создания фазированных решеток для конфигурирования диаграмм направленности и деталей антенны и сети питания. Эти детали создают вид решетки в дальней зоне и могут использоваться для создания иерархического проекта для дальнейшего анализа и физической реализации с использованием ведущих средств проектирования ВЧ/СВЧ из программного обеспечения NI AWR.
©2018 National Instruments Corporation.
Все права защищены.
Торговые марки National Instruments:
APLAC, AWR, AWR Design Environment,
AXIEM, Microwave Office, National Instruments, NI,
и ni.com.
Источник: vertassets.blob.core.windows.net
