Antenna Toolbox

Auslegen, Modellieren und Analysieren von Antennenelementen und Antennenarrays

 

Die Antenna Toolbox™ bietet Funktionen für Design, Analyse und Visualisierung von Antennenelementen und Antennenarrays. Sie können eigenständige Antennen verwenden sowie Antennenarrays erstellen, indem Sie wahlweise vordefinierte Elemente mit parametrisierter Geometrie oder jegliche planare Elemente verwenden.

Die Antenna Toolbox nutzt die Momentenmethode (Method of Moments, MoM) zur Berechnung von Porteigenschaften, wie der Impedanz, von Oberflächeneigenschaften, wie der Strom- und Ladungsverteilung, sowie von Feldeigenschaften wie dem Nahfeld- und Fernfeld-Strahlungsmuster. Sie können die Antennengeometrie und die Analyseergebnisse in 2D und 3D visualisieren.

Sie können Antennen und Arrays in Funksysteme integrieren und die Impedanzanalyse verwenden, um Anpassnetze zu entwerfen. Die Antenna Toolbox bietet Strahlungsmuster für die Simulation von Algorithmen zur Strahlformung (Beamforming) und Strahllenkung. Aus Ihrem Design können Gerber-Dateien für die Herstellung von PCB-Antennen (Printed Circuit Board, Leiterplatte) generiert werden. Sie können die Antennen auf großen Plattformen wie Autos oder Flugzeugen installieren und die Auswirkungen der Struktur auf die Antennenleistung analysieren. In einer Standortansicht (Site Viewer) können Sie die Antennenabdeckung mithilfe einer Reihe von Ausbreitungsmodellen auf einer 3D-Geländekarte visualisieren.

Jetzt Loslegen:

Antennendesign

Berechnen und visualisieren Sie ausgehend von einem Katalog parametrisierter Elemente oder von der Antenna Designer-App schnell Impedanz und Fernfeld-Strahlungsmuster.

Antennenkatalog

Entwerfen und visualisieren Sie Antennen mithilfe eines Katalogs parametrisierter Elemente, einschließlich unterschiedlicher Arten von Dipol-, Monopol-, Patch, Spiral-, Fraktal- und Hornantennen und weiterer. Fügen Sie unterstützende Strukturen wie Reflektoren und Hohlräume hinzu und geben Sie dielektrische Substrate an.

Antenna Designer-App

Wählen und entwerfen Sie schnell eine Antenne, die Ihren Spezifikationen entspricht. Verfeinern, analysieren und visualisieren Sie die Leistung der Antenne in wenigen Schritten, und iterieren Sie dies, bis die Ergebnisse Ihren Anforderungen entsprechen.

Mit der Antenna Designer-App entworfene Breitband-Spiralantenne.

Arraydesign

Entwerfen Sie lineare, rechteckige, kreisförmige und konforme Antennenarrays. Berücksichtigen Sie die gegenseitige Kopplung sowie Randeffekte mithilfe von S-Parametern und Strahlungsmustern eingebetteter Elemente.

Arraykatalog

Entwerfen Sie Antennenarrays, indem Sie Antennen aus dem Katalog auswählen oder benutzerdefinierte Elemente definieren. Verwenden Sie mehrere Instanzen desselben Antennenelements oder definieren Sie ein heterogenes Array.

Gegenseitige Kopplung

Bestimmen Sie die Korrelationsmatrix zwischen Antennen in MIMO-Systemen (Multiple-Input Multiple-Output), untersuchen Sie die Auswirkungen nah aneinander befindlicher Antennen auf das Strahlungsmuster von Phased-Array-Systemen und bewerten Sie die elektrische Kopplung über Multiport-S-Parameter-Matrizen.

Beispiele für mit der Antenna Toolbox entworfene Antennenarrays.

Benutzerdefinierte Geometrie und Herstellung

Entwerfen Sie jegliche planare Antennen oder Antennenarrays und generieren Sie Gerber-Dateien für das Rapid Prototyping und die Herstellung.

Leiterplattenantennen (PCB-Antennen)

Entwerfen Sie jegliche planare (2D- und 2,5D-)-Antennen und -Arrays. Kombinieren Sie geometrische Formen, um den Umriss der Antenne zu definieren, fügen Sie mehrere dielektrische Schichten hinzu, fügen Sie Vias ein, um Metallschichten zu verbinden, und geben Sie Einspeisestellen für Sonden oder Insets an.

Generierung von Gerber-Dateien

Generieren und visualisieren Sie Gerber-Dateien für die Herstellung von PCB-Antennen. Wählen Sie die Konnektoren und den Herstellungsservice für das Rapid Prototyping ihrer PCB-Antenne aus.

Schlitzantenne mit Microstrip-Einspeisung, deren Design und Prototyp mit der Antenna Toolbox erstellt wurde.

Auf Plattformen installierte Antennen und große Strukturen

Importieren Sie CAD-Dateien, die große Strukturen wie Flugzeuge, Schiffe oder Autos beschreiben. Installieren Sie Antennen auf einer Plattform, um die Auswirkungen auf die Leistung zu analysieren.

Große Strukturen

Approximieren Sie große Arrays mit einer unendlichen Anzahl von Elementen. Analysieren Sie unendliche Arrays für eine Reihe von Abtastwinkeln und berechnen Sie Abtastelementmuster. Approximieren Sie große Installationsplattformen und unterstützende Strukturen mit einer unendlichen Grundfläche.

Strahlungsmuster eines Parabolreflektors und Dipolerregers.

Installation von Antennen auf Plattformen

Installieren Sie Antennen und Antennenarrays auf Plattformen wie Autos, Flugzeugen oder Schiffen. Analysieren Sie die Auswirkungen der großen Struktur auf die Antennenleistung, indem Sie physikalische Optik in Verbindung mit der Momentenmethode verwenden.

Eine durch eine STL-Datei beschriebene Flugzeugstruktur, die als Antennen-Installationsplattform verwendet wird.

HF-Übertragung

Visualisieren Sie Abdeckung und Kommunikationsverbindungen mithilfe unterschiedlicher Ausbreitungsmodelle auf einer 3D-Geländekarte.

Abdeckung

Bewerten Sie Antennenstandorte für Sender und Empfänger, stellen Sie Kommunikationsverbindungen dar und visualisieren Sie Abdeckung und Signalstärke. Verwenden Sie interaktive geografische 3D-Karten, um unterschiedliche Szenarien für die Positionierung von Radaren und Basisstationen zu analysieren.

Auf die Erde projizierte Kommunikationsverbindungen und Senderabdeckung.

Modelle für die HF-Übertragung

Berechnen Sie Eigenschaften der Abdeckung und der Kommunikationsverbindungen mithilfe von Ausbreitungsmodellen für Freiraum- und Wetterauswirkungen. Berücksichtigen Sie die Erdbeugung und -Reflexion mithilfe des Ausbreitungsmodells von Longley-Rice oder TIREM™ (Terrain Integrated Rough Earth Model).

Strahlungsmusterdateien

Importieren und exportieren Sie Nahfeld- und Fernfeld-Strahlungsmuster mithilfe von 3D- oder Polardiagrammen und visualisieren Sie sie interaktiv.

Importieren und Visualisieren benutzerdefinierter Muster

Importieren Sie Strahlungsmuster aus MSI-Planet-Antennendateien (.MSI oder .PLN). Visualisieren Sie Fernfeld- und Nahfelddaten mithilfe von 3D- oder Polardiagrammen. Untersuchen Sie die Daten interaktiv und berechnen Sie Antennenmetriken.

Polardiagramm und Antennenmetriken benutzerdefinierter Daten.

Analysen, Benchmarking und Optimierung

Analysieren Sie Antennen mit der Vollwellen-3D-Momentenmethode (MoM), optimieren Sie ihre Leistung und vergleichen Sie Ergebnisse mit Messungen.

Momentenmethode

Analysieren Sie Antennenelemente und -arrays mit der Vollwellen-3D-MoM. Berechnen Sie Porteigenschaften wie Impedanz und S-Parameter, Strom- und Ladungsverteilung sowie Nahfeld- und Fernfeld-Strahlungsmuster.

Antennennetzstruktur einschließlich dielektrischer 3D-Schichten, analysiert mit der MoM.

Antennenoptimierung

Verwenden Sie lokale und globale Optimierungsmethoden für mehrere Entwurfsvariablen, um die Leistung Ihrer Antenne zu verbessern. Beschleunigen Sie die Optimierung mithilfe von Techniken des Parallel Computing und des Machine Learning, wie beispielsweise Ersatzmodellen.

Im Hinblick auf maximale Richtwirkung im Zenith optimierte Yagi-Uda-Antennenstruktur.

Benchmarking und Verifikation

Verwenden Sie die Antenna Toolbox, um Analyseergebnisse mit Antennenmessungen oder mit aktuellen wissenschaftlichen Artikeln zu vergleichen.

Simulierte und gemessene Spitzen-Richtwirkung (wiedergegeben mit Genehmigung des IEEE).

Integration und Simulation von Systemen

Führen Sie eine End-to-End-Simulation von Funk-Transceivern einschließlich Antennen und Arrays durch. Entwickeln Sie Anpassnetze und schätzen Sie die Auswirkungen der gegenseitigen Kopplung bei der Systemsimulation.

Optimierung und Anpassung von Antennen

Optimieren Sie die Resonanzfrequenz und die Bandbreite Ihrer Antenne, indem Sie auf ihrer Oberfläche komplexe Elemente einfügen. Verwenden Sie die Impedanz und die S-Parameter von Antennen und Antennenarrays beim Entwurf von Anpassnetzen mit der RF Toolbox™.

Simulation von MIMO-Systemen

Entwickeln Sie Algorithmen zur Strahlformung (Beamforming) und Strahllenkung mithilfe der komplexen Strahlungsmuster von Antennenelementen, die in ein Array eingebettet sind. Schätzen Sie die Kopplung zwischen Antennenelementen, berücksichtigen Sie Randeffekte und simulieren Sie die Kanalleistung unter Berücksichtigung der Antennenkorrelation.

Beispiele für eine Simulation auf Systemebene, die Analyseergebnisse für ein Antennenarray einbezieht.

Neue Funktionen

Physikalische Optik (PO) und Hybrid MoM

Analysieren großer Strukturen mit zwei neuen Solvern

Analyse des Radarquerschnitts (Radar Cross-Section, RCS)

Generieren und Visualisieren des RCS von Plattform-, Antennen- oder Array-Objekten

Antenna Array Designer-App

Interaktives Entwerfen, Analysieren und Visualisieren von Antennenarrays

Gebäudedaten in Site Viewer

Importieren und Visualisieren von Gebäuden in Site Viewer für Punkt-zu-Punkt-Raytracing-Analysen

Cassegrain-, Gregory-, Schlitzantenne, konische Hornantenne, Quad-Custom- und weitere Antennen

Entwerfen, Visualisieren und Analysieren neun neuer Antennen mithilfe parametrisierter Geometrie

Details zu diesen Merkmalen und den zugehörigen Funktionen finden Sie in den Versionshinweisen.

Entwerfen von Antennen und Antennenarrays mit MATLAB und der Antenna Toolbox

5G-New-Radio-Design mit MATLAB

Verwenden eines Fotos zur Vollwellen-Antennenanalyse

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