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3D电磁仿真技术帮助提升汽车用蓝牙天线的性能
日期:2012-06-20
“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。”
FLOMERICS
FLOMERICS公司创立于1988年,是全球第一个开发专门针对电子设备热设计仿真软件的公司,自1989年推出FLOTHERM电子热分析软件以来就一直居于市场领导地位并引领该行业的技术发展。目前FLOMERICS公司还是一家在伦敦股票交易所上市的高技术软件公司。在1999年,FLOMERICS公司还兼并了在时域电磁场分析方面全球领先的KCC软件公司,推出了全球首个系统结构级电磁兼容仿真软件FLO/EMC,目前FLO/EMC和FLOTHERM软件已实现完全无缝和同一界面的协同设计,可共享几何模型,令结构设计工程师可以快速方便地全面分析系统的散热与电磁兼容性这一对矛盾并得出符合二者要求的设计方案。
作为电子热分析领域技术的领导者和标准制定者,FLOMERICS公司拥有业内数量最大的电子热分析专家队伍,FLOTHERM不但是全球第一套专业电子散热分析软件,也是目前唯一拥有参数化和目标驱动优化设计功能、全球标准IC封装热分析模型库(Flopack)及CAD模型自动热等效简化功能的软件,其中Flopack芯片封装热分析模型已被美国JEDEC组织考虑作为全球唯一的IC标准热模型。FLOMERICS公司一直并会继续领导全球电子散热设计技术的发展。
Flo/EMC是目前全球唯一专业面向系统级电磁兼容分析的仿真软件。FLO/EMC采用先进的时域传输线矩阵法(TLM),只需要一次求解就可以得到系统在整个频域的响应曲线。它非常适合进行系统和子系统级的屏蔽效能分析、辐射性能分析以及散射参数分析。可以直接获得时域响应曲线、屏蔽效能曲线、三维的空间电磁场分布图及随相位和空间位置变化的动态效果图、表面电流分布图以及辐射方向图等分析结果。
Microstripes是功能强大的三维电磁计算仿真软件。Microstripes三维电磁场分析软件采用高级时域传输线矩阵(TLM)求解Maxell方程组。在时域通过冲击脉冲激励,可以一次性求解出系统整个宽频的响应。Microstripes友好的图形操作界面,独特OCTREE网格划分技术等特点使其成为分析复杂、电大尺寸天线及微波器件模型电磁场特性的理想工具。
T3Ster (可以读作“Trister”)是FLOMERICS公司兼并的MicReD公司研发制造的先进的热测试仪,用于测试半导体芯片组的热特性。T3Ster运用先进的JEDEC静态试验方法(JESD51-1),通过改变半导体芯片组的输入功率,从而使该芯片组从“冷”状态转变为“热”状态。在变化过程中,T3Ster测试出芯片的瞬态温度响应曲线,仅在几分钟之内即可分析得到关于该芯片组的全面的热特性。
EFD是无缝集成于主流CAD软件中的通用CFD分析软件,EFD分析:包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等都完全在CAD软件界面下完成。整个过程快速高效,EFD直接应用CAD实体模型,自动判定流体区域,自动进行网格划分,无需对流体区域再建模。EFD基于当今主流CFD软件都广泛采用的有限体积法开发,它比其它基于有限元法开发的CFD软件更适合于做流体分析。
依据独立的第三方调查显示,目前全球80%以上的电子产品散热及EMC设计工程师都在依靠本公司的FLOTHERM & Flo/EMC软件进行电子散热与电磁兼容性设计与分析…,客户包括大型跨国电气产品制造商、全球所有位于前十位的PC/工作站/大型计算机制造商、所有主要的电信交换设备和网络设备制造商、所有主要的半导体制造商以及航空航天及军事领域内最主要的供应商。
FLOMERICS公司在全球40几个国家和地区都有分支机构或分销商从事市场与技术支持,其中英国、美国、法国、德国、意大利、瑞典、中国、日本、韩国、新加坡、印度等地区都拥有全资分支机构,覆盖了全球所有主要的电子生产、研发地区。