Projeto de Antenas: desenvolvendo produtos de alto rendimento


A comunicação sem fio está transformando nosso mundo e uma mostra disso é aumento exponencialmente durante os últimos anos da quantidade e densidade de antenas ao nosso redor. Esta é uma tendência que só vem aumentando! Um exemplo disso é a existência de centenas de antenas em uma casa e milhares em um prédio comercial (Wi-fi, tv, mobile etc.).

Este crescimento significativo é guiado pela grande demanda da Internet das Coisas (IoT – Internet of Things), veículos autônomos e iniciativas no setor aeroespacial. Esse aumento exponencial na quantidade de antenas acontece porque elas estão sendo integradas em diversos dispositivos para que a conectividade sem fio possa existir.

Esta inevitável tendência é responsável por grandes desafios nas empresas desenvolvedoras de produtos com conectividade. Alguns dos principais desafios são a falta de profissionais especializados no desenvolvimento de antenas miniaturizadas e integradas, de regulamentações mais rigorosas em relação à integração de múltiplas antenas em produtos cujas dimensões físicas são cada vez menores. Também pode-se destacar a interferência e a falta da colaboração entre fornecedores de antenas e sistemistas como barreiras para uma integração rápida, eficaz e confiável das antenas nos produtos finais.

Atualmente existem ferramentas que auxiliam a resolver esses problemas no desenvolvimento desses projetos/ produtos. Os produtos de simulação eletromagnética da ANSYS, ancorados pelo software ANSYS HFSS, são especializados para resolver os desafios de comunicação sem fio com um fluxo de trabalho poderoso, extremamente colaborativo e com tecnologia de ponta.

Análise realizada com o ANSYS HFSS

Análise realizada com ANSYS HFSS

O ANSYS HFSS vem com um software para síntese de projeto de antenas, o Antenna Design Kit. Ele permite que engenheiros, mesmo com pouca experiência na área eletromagnética, possam gerar modelos de antenas já tradicionalmente utilizados pela indústria, e assim otimizar e buscar rapidamente as melhores opções de integração em um produto. O usuário simplesmente determina o tipo de antena a ser estudado, a banda de frequência de operação, e o software cria um modelo totalmente parametrizado em segundos.

ANSYS HFSS e componentes 3D
Para tornar realidade a visão de instalação de antenas em diversas “coisas”, uma colaboração mais efetiva entre integradores de antenas e os fornecedores precisa ser estabelecida. Uma nova funcionalidade no ANSYS HFSS chamada de componentes 3D permite a colaboração de modelos HFSS criptografados de componentes (como antenas) entre diversas empresas.

O componente 3D possui todas as informações de uma antena, porém, o conteúdo é protegido e a propriedade intelectual pode ser ocultada, permitindo assim que integradores de antenas recebam este modelo dos fornecedores e possam realizar estudos sobre a antena em uma plataforma com toda a informação de um modelo 3D de antena original, isso sem visualizar as informações proprietárias do criador. Esta tecnologia patenteada é uma quebra de paradigma e vem sendo adotada rapidamente por fornecedores e OEMs (Original Equipment Manufacturer) para ganhar vantagem competitiva.

Detalhe interior da geometria de uma antena escondida

Detalhe da geometria de uma antena escondida

Os componentes 3D podem ser desenvolvidos por um engenheiro experiente e especializado. Entretanto, podem também ser utilizados em qualquer simulação sistêmica sem a necessidade de nenhuma configuração de simulação. Isso permite que integradores de sistema sem profundo conhecimento sobre o funcionamento do componente possam utilizá-lo em suas simulações de uma maneira extremamente ágil, assegurando a confiabilidade dos modelos utilizados.

As preocupações em relação à performance do produto envolvem mais do que o desenvolvimento de uma antena ideal para sua aplicação. O posicionamento e interação da antena com os demais dispositivos eletrônicos deve ser estudado cuidadosamente para evitar problemas de interferência eletromagnética e redução no desempenho de operação. A nova versão do ANSYS HFSS introduz um novo solver o HFSS SBR+ que permite a avaliação de performance de antenas integradas em plataformas eletricamente grandes (antenas em aviões, por exemplo, em frequências acima de 50GHz).

Simulação aplicada à análise de antenas

Simulação aplicada à análise de antenas

O módulo opcional ANSYS RF Option agora também integra o ANSYS EMIT, software líder para identificação de RF cosite e interferência eletromagnética entre múltiplos transmissores / receptores. O software permite a identificação de problemas através da análise de sistemas incluindo modelos de multifidelidade para acoplamento de antenas, sistemas de RF (Radio Frequency), cabos, filtros e amplificadores. A possibilidade de linkar modelos HFSS com o EMIT permite realizar análises de extrema acurácia.

Com o ANSYS HFSS os usuários têm acesso completo a simulações de sistemas sem fio que permitem aos engenheiros desenvolver os produtos da Internet das Coisas (IoT) virtualmente, com mais segurança e confiabilidade.

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