整车多天线耦合干扰仿真应用

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摘要

随着汽车智能化的推进，车载天线越来越多，整车多天线间的耦合干扰成为潜在风险，严重时影响电子设备的正常工作。所以我们希望在设计早期知道天线安装到整车上以后，各个电子设备天线间的耦合情况，从而预测天线间的相互干扰情况。

Ansys HFSS是天线设计利器，现在HFSS集成了SBR+算法，它可以在保证速度和精度的前提下，求解电尺寸非常大的问题。SBR+算法是在SBR弹跳射线法基础上，考虑了物理绕射理论（PTD）、爬行波（CW）和一致性绕射理论（UTD）的加强算法，能快速精确仿真电大尺寸问题，用于天线安装性能预估的最好的射线追踪分析工具，它聚焦电大问题，可计算输出天线安装后辐射方向图、天线与天线间耦合、近远场分布等。

所以Ansys SBR+广泛应用于天线与雷达集成、共址干扰、汽车雷达、天线罩、互联车辆、无线传感器等领域。

下面以汽车后视镜与手机天线为例，来看看如何利用Ansys HFSS SBR+算法进行整车级多天线耦合仿真评估。

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仿真思路

采用HFSS全三维电磁场仿真软件，先分别完成两个天线的设计仿真，然后新建HFSS SBR+仿真环境，导入汽车车体三维模型和天线3D Component模型，利用HFSS FEM和SBR+算法结合，保证计算结果精确性及高效率，仿真两个天线在整车级环境下的天线电磁耦合情况。

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仿真流程与结果

3.1仿真流程

  3.1.1 模型导入

打开Ansys电子桌面，新建HFSS工程，并选择Solution Type为SBR+。导入第三方CAD建模工具已处理好的车体三维模型（导入前可根据仿真需求适当简化，或将CAD模型导入Ansys SCDM模型前处理工具进行简化处理，加快仿真效率）。

图1 HFSS仿真模式选择

图2 HFSS车体模型导入

  3.1.2 导入天线或辐射源模型

导入天线或辐射源模型，HFSS有多种处理方式。

1、直接在该项目工作区建天线模型；

2、可导入天线CAD模型，方法同上页车体模型导入方法；

3、如在其他HFSS项目中的天线，可直接拷贝过来；

4、将其他HFSS项目中的天线做成3D Component，并导入到该项目中；

5、直接在该项目中激励源设置链接天线项目或其他辐射源数据；

该项目采用方法4和5，导入天线3D Component和天线辐射远场数据，导入后模型如下图。

图3 导入天线模型

  3.1.3 车体边界条件仿真设置

1、选中车体模型，并设置其材料属性为Perfect E；

2、仿真激励源为导入的天线3D Component中的天线激励源；

图4 车体边界条件设置

  3.1.4 仿真参数设置

1、Analysis Setup设置仿真频率要求；

图5 仿真参数设置

  3.1.5 仿真及后处理

1、Validate check无问题后即可开始仿真；

2、仿真完成后即可输出这两个天线在整车场景下的耦合关系数据。

图6 天线耦合仿真结果图

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结论

通过Ansys HFSS SBR+算法进行多天线干扰仿真，可以高效的预评估天线耦合关系，并由此对所设计产品进行优化改进，在物理原型机生产之前提前预判产品特性，大大减小后期测试风险和代价。