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楼主: 八吨牛 - 

天线设计将去往何方?

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发表于 2011-5-4 22:15:02  | 显示全部楼层
同意楼上的观点,更加智能、高效、并行化的优化算法应该是个好的方向。只可惜做电磁场仿真软件的厂家通常对优化算法的关注度不高,电路软件比较重视这个。
此外,现今的天线设计越来越多的需要同射频收发系统结合起来,有源相控天线阵的设计就是个很好的例子,这样设计数据就需要在不同的设计团队之间交互,因此交互型协同工作的软件会否成为一种趋势,比如A是负责天线设计的,B是负责馈线功分设计的,通过联网的方式,A和B能够共同对一个项目进行修改和仿真。
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发表于 2011-5-4 23:09:41  | 显示全部楼层
其它方面的天线我不太了解,单说说我自己从事的移动通讯终端天线。

移动通讯终端天线大多属于小天线,代表有手机天线(还有网卡天线,笔记本电脑天线等等)。这一类天线基本上都有如下特性:天线外观紧凑,多采用内置式安装在设备上,天线受整机环境影响很大。

天线的技术指标通常有辐射效率和增益等等,这属于passive test report(无源测试报告)。但是通常客户需要的是天线与手机构成一个工作整体时的性能报告,即active test report(有源测试报告)。辐射效率和增益通常仅作为一种参考数据,不作为硬性认证指标。真正的指标是手机的TRP(Total Radiated Power),TIS(Total Isotropic Sensitivity),SAR(Specific Absorption Rate),HAC(Hearing Aid Compatibility)等等,而这些指标不是天线的参数,是手机的整体参数。尽管天线与其有密不可分的联系,但这些参数不是单纯调整天线就能完成的,需要兼顾整个手机的具体环境。

手机处于通电工作状态时,整部机器形成了一个复杂的电磁环境。这个时候电磁波发射,反射,吸收,天线会与手机环境交互影响,性能与无源时存在差别,这种差别很多时候会很显著。很多天线在无源调试时性能都还不错,一放到工作机器上就不行。这就是无源和有源的差别导致的。目前的仿真软件还是只能仿真无源状态,很多元器件没法导入,PCB一般都是用带有一个完整GND的FR4介质板。而且项目在开发阶段,出于外观,成本,性能等等原因,而使得BOM表(Bill of Material,物料清单)发生更改是很常见的,实际的各个部件很难有那么理想,制造工艺的差异和管控也是千差万别,用理想值去仿真无异于缘木求鱼。

同时,仿真软件的优化运算中采用的迭代算法灵活性很差,增加了很多无谓的计算时间。天线上的一点改动就要涉及很多参数的复杂设定,而换做人,可能就是几下修补就能搞定了。更何况天线设计当中大量的电磁兼容问题,天线受环境干扰,或者天线干扰其它元件,都需要人去分析和调试。

当年的“人机大战”中,与世界象棋大师卡斯帕罗夫对弈的电脑“深蓝”,计算能力达到了恐怖惊人的地步。但是即使是它的制造商IBM也承认,“深蓝”的智商还不如一个白痴。说到底,软件根本无法实现像人一样的思考。只有人,才是技术的源泉。
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发表于 2011-5-5 00:19:24  | 显示全部楼层
好帖子,技术的跨越,进步,必然会代替一些繁琐的设计,劳动,同时也滋生出新的事物,对人的要求也会越来越高,单纯的天线设计师也逐渐向后端部分跨越,需要了解的知识也就更多,尤其是集成化,小型化的进一步发展,必然对设计师提出更高的要求,利用仿真手段进行预先验证演示,设计调试,大大提高了工作效率,但如果对天线的来龙去脉不甚了解,那么设计师也会出现一知半解的现象,这样也就很难设计出完美的产品!事物的发展必然有着二分性,如今的天线设计师,如果还仅仅是专注于天线本身,那么必然会落后于飞速发展的智能技术
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发表于 2011-5-5 00:24:46  | 显示全部楼层
引子不错,支持下,稍后回复
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发表于 2011-5-5 08:47:55  | 显示全部楼层
看到好帖子要顶,天线的人才还是很缺的,做的好的并不多
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发表于 2011-5-5 11:20:42  | 显示全部楼层
我认为不管是天线还是其他微波有源或者无源器件,都是有它的设计方法和理念在里面,并不能单单靠软件就能完成,软件只是一种工具,它是帮助设计人员能够给出直观的结果,把抽象的东东具体化、直观化,是设计人员从繁重的计算中解脱出来。天线我也刚刚接触,了解不是太深,比如微带天线,他的设计从基板材料选择、加工尺寸等等都需要有主观意识在里面。又比如PA,他的设计不是单单靠仿真,协同仿真能解决的,需要经验在里面,至少现在还不能通过仿真解决一些问题,以后应该通过“高级仿真”应该可以。对于天线的设计本人认为这个需要跟电磁场理论研究有密切关系,比如现在所用的软件基于的算法、计算之类的都是基于以前已有的理论而做的,如果有新的理论出来,必然将带动下游层面的发展,个人愚见,错误之处请大家多多指正。
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发表于 2011-5-5 13:04:41  | 显示全部楼层
只能说工具越来越贴心了!
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发表于 2011-5-5 17:37:44  | 显示全部楼层
在今年四月份刚开的一个CJMW会议上,有个日本人就提出了让软件代替人来设计天线的想法,他的想法是设立一个库(这里没有考虑到专利的事宜),根据需要从库中调出一个原型,之后通过优化算法让计算机进行自动智能优化。在之后的讨论中,我和其它的公司里面的人员的观点就是,现在的仿真软件仅能做到研发的加速,距离让软件自主研发,还有一段距离,计算机短期内取代不了人,因为有了射频经验,才可以知道修改哪里的尺寸对天线的性能影响大,从而对该区域进行更加细致的扫描,而计算机则不知道。
另外由于我还是学生,通过跟学长们的聊天,发现,虽然现在仿真软件和电脑的功能越来越强大,但是对于射频的理解却越来越肤浅,虽然我们可以将责任归咎于越来越浮躁的社会和学术环境,但是因为研发环境的舒适而使我们造成的懒惰却不可忽视。我们有时已经很少去关注一些天线或者其它器件的物理内涵(physical insight),仅仅是仿真一个东西,性能还过得去就可以发表一篇文章,却对这些东西的本质缺乏深刻理解。
当然我觉得去研究算法又脱离了射频工程师的根本,从学生的角度讲,HFSS等仿真软件的作用应该是验证我们的想法,而真正所应该学到的是一些定性的东西,和很多经验的东西,经验之所以称之为经验就是因为无法公式化,这正是我们人类优于计算机乃至万物的根本。人可以思考,而计算机只能计算。
对于天线的发展方向,从我个人的角度,共性的趋势将越来越大,比如将天线共性在飞机上,是隐身的第一步。英国的hall教授对于共性还应用于共性于衣服上,用于远程医疗或者移动设备。小型化和多频段应该也是一个趋势。可塑形天线,就是在天线上加可变电容,让天线的工作频率是可以变化的应该或许也是个热点。另外还有要从系统的角度去认识天线,毕竟无源的东西规律性较强,只专注于无源天线或者器件,会丧失竞争力。有源的东西则会很大程度上依赖于经验,这也是射频研发人员经验越丰富价值就越高的原因。还有就如楼上所说,天线需要从整体的角度上去思考,有源集成天线,尽管不是非常热门,但是却是一个可以很好的跨越有源器件---PA和天线的课题。

个人愚见 欢迎批评 (进行人身攻击时请勿伤及家属 万谢)
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00d44 + 5 我很赞同
yetao + 30 我很赞同
magicsissy + 1 说得这么好,怎么会批评你呢:)

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发表于 2011-5-7 09:40:50  | 显示全部楼层
说的很好。我支持上面的说法--
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发表于 2011-5-16 00:54:57  | 显示全部楼层
仿真软件只是一个工具。最主要还是要有经验。
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