En modell som förutsäger hur strålningsmönstret hos patchantenner kommer att se ut i verkliga installationer kan eliminera osäkerheten vid utvecklingen av nya kommunikationsenheter. Det hävdar forskare vid A*STAR Institute of High Performance Computing i singapore.
Strålningsmönstret för en patchantenn kan nu förutsägas innan den är installerad i själva utrustningen genom användningen av en parametrisk modell.
Bild: A*STAR Institute of High Performance Computing.
Enligt forskarna kan patchantenner nu integreras i mobila enheter mer effektivt genom att använda en nyutvecklad modell som förutsäger hur antennens signalstrålningsmönster kommer att förändras redan innan den är installerad.
På grund av patchantennens lilla fotavtryck används dem i många tillämpningar där det är av största vikt att spara utrymme, såsom för mobiltelefoner, kroppsnära elektronik och flygplan. Problemet är att det signalmönster som utstrålas av antennen kan påverkas av hur den är installerad och materialen runt den. Detta bidrar till en större komplexitet i utvecklingsarbetet av nya elektronikenheter.
– Strålningsmönstret är en viktig egenskap för en antenn. Det typiska strålningsmönstret från en patchantenn ser ut som en svamp som pekar i riktningen mot maximal utstrålning, men när den är installerad kan strålningsmönstret se helt annorlunda ut. Vi ville utveckla en metod för att förutsäga det bästa stället att placera antennen på och få till det önskade strålningsmönstret innan man faktiskt monterat den, säger Si-Ping Gao från A*STAR Institute of High Performance Computing, som lett studien.
Även om det redan finns simuleringsmetoder för strålningsmönster att tillgå kräver alla dessa detaljerad geometrisk information om antennen, något som sällan finns tillgängligt för ”off-the-shelf”¨-antenner. Och även med en korrekt geometrisk representation av patchantennen är simuleringarna beräkningsintensiva.
– Istället för att använda detaljerad geometrisk information har vi utvecklat en ekvivalent modell som beskrivs med hjälp av en handfull designparametrar baserade på mekanismen för patchantennens strålning. Vi lägger sedan till plattformen till modellen och beräknar det installerade strålningsmönstret. Detta ger oss möjlighet att simulera den installerade antennens strålningsmönster utan geometrisk information och undviker direktmodellering av antennstrukturer, något som i hög grad snabbar upp simuleringsprocessen, säger Gao.
Enligt forskarlaget har de visat att den ekvivalenta simuleringsmodellen exakt återger det installerade strålningsmönstret, vilket gör integrationen av patchantenner i verkliga enheter enklare och snabbare.
– Den här metoden kan också lätt utvidgas till andra typer av antenner eller sensorer genom att konstruera motsvarande modell baserad på strålningsmekanismen. Dessa ekvivalenta modeller skulle kunna samlas i en databas för att underlätta en effektiv simulering av det installerade strålningsmönstret hos många olika antenner och enheter.
