3D电磁仿真技术帮助提升汽车用蓝牙天线的性能
日期：2007-06-25
“Johnson Controls Inc. 在Flomerics的电磁仿真软件的帮助下提升了汽车用蓝牙天线的性能“
Johnson Controls Inc. 最近采用Flomerics的3D电磁仿真软件进行设备上天线的仿真，提升了其BlueConnect免提装置（一种蓝牙设备）有效距离方面的性能。根据仿真结果，JCI的工程师们修改了初始设计。“我们估计，与本应用于建造和测试物理样机的开发时间相比，采用仿真软件为我们节省了两三个月的时间。” Scott Mee，JCI公司的EMC工程经理表示。该公司位于美国密歇根州Holland市。
Johnson Controls Inc.的BlueConnect是全球领先的蓝牙免提装置，可作为汽车制造商们生产汽车时的标准部件或很多车的附加部件。BlueConnect采用一个固定在印制电路板上（PCB）的平面倒F天线，具有矩形的辐射和接地结构。最近，JCI的工程师们为一个重要的汽车制造商专门设计了一款BlueConnect产品。传统的天线设计的方法通常是从试验中发现错误，即建造一系列样机并测试其性能，通过不断重复这样的过程实现优化设计。
“在仿真结果与物理测试结果之间有着恰当的关联性，并且计算机仿真可以在相对于后者少很多的时间内评估新的设计理念并能提供可以用于性能改进的非常详尽的诊断信息。”Mee说。Johnson Controls, Inc.采用的是Flomerics的FLO/EMC 3D电磁仿真软件，该软件与Flomerics的MicroStripes软件基于相同的技术原理。 MicroStripes 与FLO/EMC为电子设备内部及周围的电磁相互作用进行仿真提供了一个先进的分析环境，旨在针对棘手的设计难题迅速做出解决方案。
来自Flomerics的FLO/EMC 3D电磁仿真软件的最初结果表明最初的倒F天线的性能受到包括PCB铺铜区域、过孔以及天线自身结构等几个设计参数的影响。在对大约12个设计方案仿真之后，JCI工程师们发现了一个符合性能提升期望值的设计方案。
Mee与其设计团队调整了天线的尺寸以及与过孔和铺铜区域的许多连接， 直到天线工作在蓝牙频带。接下来，他采用一个圆柱扫描图来评估辐射方向以及更新后设计的性能。这些结果显示设计的增益和定向性都有了提高。当仿真结果显示出已达到设计最优化时，他们安排建造了第二台物理样机。
正如Mee所预期的，天线性能机制的物理测试结果与仿真结果十分相近。“这个蓝牙天线的例子是一个通过在建立样机之前进行设计仿真从而节省时间的典型实例。”Mee 说，“如果采用传统的方式，我们本来可能需要建造和测试6到10个物理样机，可能花费4个月才能完成。但是，通过运用3D电磁工程解决方案，我们很快的识别出在设计过程中应当进行优化的PCB铺铜区域、过孔排布以及天线结构。与原本所需的4个月相比， 我们在不到两个月的时间里实现了最后的设计更新并完成了该项目。”
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