干货！如何用Ansys HFSS搞定5G阵列天线设计（一）

5G——第五代无线通信技术，作为全球性的暴热话题已经是不争的事实。如众多专家所述，该技术将带来更低时延、更快速率的数据通信，并将导致互联设备的爆发式增长。

5G网络的更大带宽需求，要求必须彻底重新设计天线阵列，从单元到阵列，到馈电网络，到全模型验证和应用场景评估，都需要做完善的精细化仿真和优化设计。

利用Ansys HFSS，只需8个步骤，就能轻松完成5G天线阵列的设计和综合验证。此外，HFSS还能帮助工程师优化各项天线性能指标，如：

增益 — 最强的信号辐射方向。

波束控制 — 能够将信号辐射控制在某个方向上。

回波损耗 — 从天线反射回来的回波能量。

旁瓣电平 — 不需要的信号辐射方向。

设计流程结束后，获得的阵列天线聚焦增益更高、回波损耗及旁瓣电平最低，而且方向可控制。

5G天线阵列设计的第1步是通过HFSS天线工具箱（ATK）找到合适的天线单元模板。该天线单元将定义一个最终用于复制成一系列天线（天线阵列）中的相同部分。

先从天线工具箱（ATK）的库中选择一个天线类型，然后输入工作频率及天线基板属性。

数秒后，天线工具箱（ATK）将生成天线单元的初始几何结构。HFSS 还可计算天线单元的增益及回波损耗等指标特性。

有了天线单元后，工程师就可将其代入一个周期阵列中。把单元代入一系列复制设计中，有助于提高增益。

在第一步中，天线单元是自行评估的。现在可使用无限大天线阵列的周期单元重复评估这一过程。

很容易理解，阵列内其它天线的距离会影响增益、回波损耗、旁瓣回波及波束控制等特性。当然，也可通过调整天线方位来优化这些特性。

选定最佳阵列方位后，可通过定义阵因子，将无限大阵列改为理想化的有限大阵列。

本例中仿真了一个16x16的正方形天线阵列。