Antenna Toolbox

アンテナ素子とアンテナ アレイを設計、解析、可視化する

 

Antenna Toolbox™ には、アンテナ素子とアンテナ アレイを設計、解析、可視化する関数とアプリが用意されています。パラメーター化されたジオメトリまたは任意の平面要素で事前に定義した要素を使用して、スタンドアロンのアンテナを設計し、アンテナ アレイを作成できます。

Antenna Toolbox は MoM (モーメント法) を使用して、インピーダンス、電流や充電分布などの表面特性、近電界や遠方電界の放射パターンなどの電界特性といったポート特性を計算します。アンテナ ジオメトリを可視化し、結果を 2 次元と 3 次元で解析できます。

アンテナとアレイをワイヤレスシステムに組み込み、インピーダンス解析を用いてマッチング ネットワークを設計できます。Antenna Toolbox にはビームフォーミング アルゴリズムおよびビーム ステアリング アルゴリズムをシミュレーションする放射パターンが用意されています。設計からガーバーファイルを生成し、プリント基板 (PCB) アンテナの製造に使用できます。車や飛行機などの大型プラットフォームにアンテナを設置し、その構造がアンテナ パフォーマンスに及ぼす影響を解析できます。サイトビューアーを使用すると、さまざまな伝播モデルによって 3D 地形図上でアンテナのカバレッジを視覚化できます。

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アンテナ設計

パラメーター化された要素のカタログまたはアンテナデザイナー アプリを開始点として使用し、インピーダンスおよび遠方電界の放射パターンを素早く計算し、視覚化します。

アンテナ カタログ

さまざまな種類のダイポール、モノポール、パッチ、スパイラル、フラクタル、ホーンアンテナなど、パラメーター化された要素のカタログを使用してアンテナを設計および視覚化します。リフレクターやキャビティなどの補助構造体を追加し、誘電体基板を指定します。

アンテナデザイナー アプリ

求められる仕様を満たすアンテナを迅速に選択および設計します。数ステップでアンテナのパフォーマンスを調整、解析、可視化し、要件に合う結果が得られるまでこれらを繰り返します。

アンテナデザイナー アプリで設計された広帯域スパイラルアンテナ。

アレイ設計

線形、矩形、円形、コンフォーマルのアンテナ アレイを設計します。S パラメーターと埋め込み要素の放射パターンを使用して、相互結合とエッジ効果を考慮に入れます。

アレイカタログ

カタログからアンテナを選択するか、カスタム要素を定義することにより、アンテナ アレイを設計します。同じアンテナ素子の複数のインスタンスを使用するか、異種アレイを定義します。

相互結合

MIMO (多入力多出力) システムにおけるアンテナ間の相関行列を特定し、位相配列システムの放射パターン上で狭い間隔で配置されたアンテナの影響を調べ、マルチポート S パラメーター行列を介した電気的結合を評価します。

以下は Antenna Toolbox で設計されたアンテナ アレイの例です。

カスタム ジオメトリと製造

任意の平面アンテナまたはアンテナ アレイを設計し、ラピッド プロトタイピングおよび製造用のガーバーファイルを生成します。

プリント基板 (PCB) アンテナ

任意の平面 (2D および 2.5D) アンテナとアレイを設計します。幾何学的形状を組み合わせてアンテナの境界を定義します。また、複数の誘電体層の追加、ビア挿入による金属層の接続、プローブまたは挿入フィード ポイントの指定を行います。

ガーバーファイル生成

PCB アンテナ製造用のガーバーファイルを生成して視覚化します。コネクターを選択したら、PCB アンテナのプロトタイピングを高速化する製造サービスを選択します。

Antenna Toolbox で設計およびプロトタイピングされたマイクロストリップ給電スロットアンテナ。

プラットフォームに設置されたアンテナと大型構造物

飛行機、船舶、自動車などの大型構造物を記述した CAD ファイルをインポートします。プラットフォームにアンテナを設置し、パフォーマンスへの影響を解析します。

大型構造物

無限の要素数を持つ大規模配列を近似計算します。スキャン角度範囲全体の無限アレイを解析し、スキャン要素パターンを計算します。無限の基平面を持つ大規模な設置プラットフォームや補助構造体を近似計算します。

パラボラリフレクターとダイポール エキサイターの放射パターン。

プラットフォームへのアンテナの設置

自動車、飛行機、船舶などのプラットフォームにアンテナとアンテナ アレイを設置します。物理光学をモーメント法と組み合わせて使用し、アンテナ パフォーマンスに対する大型構造物の影響を解析します。

アンテナの設置プラットフォームとして使用される、STL ファイルで記述された平面構造体。

RF 伝播

さまざまな伝播モデルを使用して、3D 地形図でカバレッジと通信リンクを視覚化します。

カバレッジ

送信機と受信機のアンテナサイトを評価します。また、通信リンクをプロットし、カバレッジと信号強度を視覚化します。3D の対話型地理マップを使用して、レーダーと基地局の設置場所のさまざまなシナリオを解析します。

地球上に投影された通信リンクと送信機カバレッジ。

RF 伝播モデル

自由空間と天候の影響に対する伝播モデルを使用して、カバレッジと通信リンクの特性を計算します。Longley-Rice または TIREM™ (Terrain Integrated Rough Earth Model) 伝播モデルを使用して、地球の回折と反射を考慮に入れます。

放射パターン ファイル

3D プロットまたは極座標プロットを使用して、近電界や遠方電界の放射パターンのインポート、エクスポート、および対話的な視覚化を行います。

カスタムパターンのインポートと視覚化

MSI Planet アンテナファイル (.MSI または .PLN) から放射パターンをインポートします。3D プロットまたは極座標プロットを使用して、近電界や遠方電界のデータを視覚化します。データを対話的に検証し、アンテナメトリックを計算します。

カスタムデータの極座標プロットとアンテナメトリック。

解析、ベンチマーク、および最適化

全波 3D モーメント法 (MoM) でアンテナを解析し、それらのパフォーマンスを最適化します。また、結果を測定値と比較します。

モーメント法

全波 3D MoM を使用してアンテナ素子とアレイを解析します。インピーダンスや S パラメーター、電流と電荷の分布、近電界や遠方電界の放射パターンなどのポート特性を計算します。

MoM で解析した 3D 誘電体層を含むアンテナメッシュ構造。

アンテナ最適化

アンテナ パフォーマンスを向上させるために、複数の設計変数に対してローカルおよびグローバルな最適化手法を使用します。並列計算や機械学習技術 (代理モデルなど) を使用して最適化を高速化します。

天頂での最大指向性に対して最適化された八木宇田アンテナ構造。

ベンチマークと検証

Antenna Toolbox を使用して、解析結果をアンテナの測定値または最新の科学記事と比較します。

ピーク指向性のシミュレーションと測定 (IEEE の許可を得て複製)。

システムの統合とシミュレーション

アンテナとアレイを含む無線トランシーバーのエンドツーエンドのシミュレーションを実行します。マッチング ネットワークを開発し、システム シミュレーションにおける相互結合の影響を推定します。

アンテナの調整と整合

集中素子を表面に挿入して、アンテナの共振周波数と帯域幅を調整します。アンテナおよびアンテナ アレイのインピーダンスと S パラメーターを使用して、RF Toolbox™ によるマッチング ネットワークの設計を行います。

MIMO システム シミュレーション

アレイ内に埋め込まれたアンテナ素子の複雑な放射パターンを使用して、ビームフォーミング アルゴリズムとビームステアリング アルゴリズムを開発します。アンテナ素子間の結合を推定します。エッジ効果を計算に入れ、アンテナ相関を考慮しながらチャネル パフォーマンスをシミュレートします。

アンテナ アレイの解析結果を含むシステムレベル シミュレーションの例。

新機能

物理光学 (PO) とハイブリッド MoM

2 つの新しいソルバーを使用した大規模な構造の解析

レーダー断面 (RCS) 解析

プラットフォーム、アンテナ、またはアレイオブジェクトの RCS を生成して可視化

Antenna Array Designer アプリ

対話型でアンテナ アレイを設計、解析、可視化

Site Viewerでビルディングデータ表示

ポイント間レイトレーシング解析のためSIte Viewerで建物をインポートして可視化

カセグレン、グレゴリアン、導波管スロット、円形ホーン、クアッド、およびその他のアンテナ

パラメーター化された幾何学的特性を使して、9 つの新規アンテナを設計、視覚化、解析

これらの機能および対応する関数の詳細については、リリースノートを参照してください。

MATLAB と Antenna Toolbox によりアンテナおよびアンテナ アレイを設計

MATLAB による 5G の新しい無線の設計

全波アンテナ解析のための写真の使用

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