Современная электроника №7/2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 79 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 Рис. 3. Optenni Lab синтезирует множество различных конструкций микрополосковых согласующих линий, оптимизирующих параметры антенны (в проекте были использованы предложенные программным обеспечением варианты цепей) Рис. 4. Конструкция антенны (зелёные элементы) и цепей согласования и питания в AXIEM потери в самой антенне и её согласу- ющей цепи. Базовый проект (см. рис. 2) был соз- дан при помощи AntSyn, уникальный функционал которого позволяет син- тезировать геометрии антенн на осно- ве заданных спецификаций. Необходимость оптимизации пара- метров антенны в двух диапазонах не только усложняет работу алгоритмов, но и значительно увеличивает время симуляции. Тем не менее, несмотря на то, что оптимизировать однодиа- пазонную антенну с лучшими харак- теристиками в одной полосе и мень- шими размерами было бы несколь- ко проще, заданное ограничение по размерам платы не позволило бы раз- местить 4 однодиапазонные антен- ны (по 2 антенны на каждую поло- су). Помимо этого, использование нескольких однополосных антенн означало бы включение в итоговую конструкцию диплексеров, что, в свою очередь, увеличило бы потери, размер антенны, общую сложность конструкции, а также эффекты вза- имного влияния, что негативно ска- залось бы на работе антенны в режи- ме MIMO. Для исследования всех возможных комбинаций характеристик антенны и поиска оптимальных значений физи- ческих размеров и ВЧ-параметров антенны AntSyn запускался около 10 раз с различными входными данны- ми. Большая часть запусков была необ- ходима разработчику для нахожде- ния компромисса между размером и выходными характеристиками антенны. AntSyn использует специа- лизированные продвинутые генети- ческие алгоритмы оптимизации для последовательного поиска наилуч- шего решения поставленной задачи со множеством варьируемых параме- тров, при этом для каждого их набора производится полноценный 3D элек- тромагнитный анализ. (Примечание: на момент написания этой статьи в AntSyn реализована возможность оптимизировать не только отдель- ные элементы, как было во время соз- дания этого проекта, но и многопорто- вые антенные конструкции с учётом взаимного влияния элементов). Резуль- таты, полученные сразу по окончании процесса синтеза в AntSyn, были поч- ти достаточны для завершения рабо- ты над проектом, однако особенности применяемой подложки требовали некоторых изменений и дополнитель- ной верификации. Синтезированная конструкция была экспортирована в Microwave Office и промоделирована при помощи пла- нарного 2.5D ЭМ-симулятора на осно- ве метода моментов AXIEM. Согласу- ющая схема (см. рис. 3) была спроек- тирована при помощи Optenni Lab и подстроена на основе ЭМ-анализа в AXIEM. Авторы проекта приняли реше- ние разместить согласующие схемы на обратной стороне платы, поэтому добавление поддерживающего слоя нарушило согласование антенн. При помощи ещё одного запуска Optenni Lab согласующие цепи были синте- зированы и подстроены заново, а их характеристики были верифициро- ваны в AXIEM (см. рис. 4). В схему была добавлена дополни- тельная цепь для улучшения развяз- ки на 2,4 ГГц, что несколько услож- нило структуру цепи питания. Тем не менее, высокий уровень развяз- ки был одним из ключевых требова-