안테나는 휴대폰부터 의료용 임플란트까지 연결된 모든 디바이스에서 중요한 부품입니다. 사용사례와 주파수가 매우 다양하기 때문에 다양한 어플리케이션에 적합한 안테나 유형은 매우 다양합니다. 예를 들어 블루투스 이어폰에는 작고 저렴하며 전방향성을 갖춘 안테나가 필요하지만 우주선에는 지구로부터 매우 희미한 신호를 수신할 수 있는 고출력, 고이득 안테나가 필요할 수 있습니다.

Antenna Magus는 어플리케이션의 요구 사항에 따라 안테나를 탐색, 설계 및 합성하는 도구입니다. 본 게시글에서는 스포츠에서 사용되는 실시간 위치 시스템을 위한 두 개의 안테나, 즉 선수가 착용하는 태그 안테나와 태그의 위치를 모니터링하는 센서 안테나를 설계하는데 Antenna Magus를 어떻게 사용할 수 있는지 다쏘시스템의 포스팅을 통해 소개 합니다.

 

 

Antenna 선택 

첫번째 단계는 사양을 충족할 수 있는 안테나 설계를 찾는 것입니다. Antenna Magus에는 300개 이상의 안테나 유형 라이브러리가 포함되어 있으며 각 유형은 특성에 따라 태그가 지정되어 있습니다. Wi-Fi 및 GPS와 같은 일반적인 어플리케이션의 경우 Antenna Magus는 프로젝트 시작 시 즉시 선택할 수 있는 사전 정의된 사양을 제공합니다. 맞춤형 어플리케이션의 경우 사용자 지정 사양이 생성되며 향후 프로젝트에서 재사용할 수 있도록 저장할 수 있습니다.

이로부터 Antenna Magus는 라이브러리에서 사양을 충족할 수 있는 안테나를 선택합니다. 추가 키워드를 사용하여 사양을 더욱 세분화할 수 있습니다. 센서 어플리케이션의 경우 생산의 용이성을 위해 printed 안테나가 필요하므로 주파수 대역, 치수, “printed” 및 “circular polarization” 키워드를 입력하면 Antenna Magus가 여러 가지 가능한 안테나 유형을 제안합니다. “sequentially rotated 2-by-2 array notched circular patches” 안테나는 제조가 쉽고 모든 사양에 적합하며 어플리케이션에 적합한 선택입니다. 추가 분석을 위해 export mode를 사용하여 CST Studio Suite에서 시뮬레이션 할 3D 모델을 생성합니다.

태그 안테나의 경우 주파수, 3dB 빔폭 및 치수가 지정된 두번째 사양이 생성됩니다. Antenna Magus는 “short-circuited quadrifilar helix antenna”를 제안합니다. 이 역시 CST Studio Suite으로 export하고 시뮬레이션합니다.

 

 

3D 시뮬레이션

 

 

Antenna Magus가 모델을 생성할 때 시뮬레이션을 위한 mesh 및 solver 설정이 이미 설정되어 있으므로 모델은 즉시 CST Studio Suite에서 시뮬레이션할 준비가 되어 있습니다(그림 1). 3D 시뮬레이션을 사용하면 안테나 케이스와 안테나 장착된 구조를 고려하여 실제 환경에서 안테나를 분석할 수 있습니다. 이러한 요소는 안테나의 성능에 영향을 미쳐 주파수와 지향성을 변경할 수 있습니다. Magus에서 빠르고 쉽게 다시 디자인하고 export하여 효과를 보정하거나 CST Studio Suite에 내장된 optimizer를 사용하여 이를 고려하여 안테나를 다시 조정할 수 있습니다.

개별 안테나가 최적화되면 전체 시스템을 시뮬레이션할 수 있습니다. 여러 개의 센서와 태그 안테나가 있는 축구장 전체를 단일 3D모델로 시뮬레이션하는 것은 어려운 작업입니다. 대신 각 안테나를 개별적으로 시뮬레이션하고 생성된 필드를 farfield 혹은 nearfield source로 export할 수 있습니다. 이 source는 시스템 시뮬레이션에서 세부 안테나 모델을 대체하여 계산에 필요한 계산 요구 사항을 크게 줄여줍니다.

 

CST System Assembly and Modelling (SAM) 접근 방식은 이러한 시뮬레이션을 각 부품마다 다른 solver를 사용하여 일관된 워크플로우로 결합할 수 있음을 의미합니다. 개별 안테나는 Time Domain Solver로 시뮬레이션하는 것이 가장 좋지만 대부분 빈 공간인 매우 넓은 전기적 영역인 전체 field에서의 전파는 Integral Equation Solver 혹은 Asymptotic Solver로 시뮬레이션하는 것이 더 효율적입니다. Field source coupling을 사용하면 시뮬레이션의 각 부분에 가장 적합한 solver를 사용할 수 있으므로 시뮬레이션 프로세스의 속도를 크게 높일 수 있습니다.

 

​본 자료는 다쏘시스템의 자료로 자세한 내용은 아래 원본 링크를 통해 확인해 보시길 바랍니다.

■ 원본 : 다쏘시스템