电磁仿真技术在无线终端天线设计中的应用与挑战

无线终端天线设计中的电磁仿真技术在当今移动通信领域扮演着至关重要的角色。随着移动设备的快速发展，如智能手机、平板电脑和无线通信标准的迭代升级（1G、2G、3G到LTE），终端天线工程师面临着诸多挑战。这些挑战包括在紧凑的空间内集成多种功能天线，确保良好的电磁兼容性（EMC），提升输出功率（OTA性能），以及满足对人体辐射（SAR）限制，尤其是对于助听器（HAC）的兼容性。 EMSS China公司在2013年的深圳终端无线射频技术研讨会上，高级应用工程师王晓峰详细介绍了电磁场仿真技术在终端天线设计中的应用。FEKO是一款被广泛使用的电磁场仿真软件，能够帮助工程师进行天线的仿真计算、多天线间的隔离度分析以及SAR评估。通过FEKO，设计师可以进行精确的性能预测，从而在实际生产前减少试验次数，提高研发效率。 讲座重点讲述了FEKO在完整LTE终端天线设计中的应用，包括特征模CMA技术，这是一种能够有效解决多频段天线共存问题的技术。CMA技术通过优化信号的集中度和分散性，提升了信号质量并减少了相互干扰。此外，还提到了Optenni Lab这一先进的天线匹配电路优化设计工具，它能帮助工程师设计出更高效的天线匹配系统，以适应各种复杂的无线通信需求。 在天线尺寸缩小的趋势下，如鞭状天线的大型外置设计逐渐被平面倒置馈源天线（Planar Inverted-F Antenna, PIFA）所替代，后者具有更小的尺寸、更好的小型化能力和较低的损坏风险。工程师还需处理多天线之间的互耦问题，确保GPS、蓝牙、Wi-Fi、NFC等功能天线之间的性能协同，并考虑不同使用环境对OTA性能的影响，比如TRP和TIS（总发射功率和总接收灵敏度）。 电磁仿真技术在无线终端天线设计中是不可或缺的，它不仅帮助工程师应对尺寸、多频段兼容性和性能优化等挑战，而且显著提高了设计的准确性和效率，推动了无线通信技术的进步。通过理解和掌握这些技术，终端天线的设计将更加精细和高效。