Microwave Studio y High-Frequency Structure Simulator (HFSS), de Computer Simulation Technology (CST), son las dos herramientas de diseño más habituales para la simulación de radiofrecuencia. La mayoría de los modelos de simulación de antenas de Taoglas están disponibles en CST, lo que permite a los clientes crear modelos de simulación utilizando antenas de Taoglas dentro de su entorno de diseño personalizado.
Esto significa que los fabricantes de equipos originales (OEM), los integradores de sistemas y otros profesionales tienen ahora acceso a los mismos modelos que utiliza Taoglas para sus simulaciones internas, en los que solo se oculta la información confidencial. Estos modelos constituyen una forma práctica de hacerse una idea clara del rendimiento que tendrá una antena concreta al integrarla en sus dispositivos.
Sigue estos nueve sencillos pasos para empezar a utilizar los modelos CST de Taoglas . Si no dispones de una copia del software CST, aún así puedes hacerte una idea inicial de cómo funcionarían las antenas de Taoglas en tu PCB utilizando la herramienta Antenna Integrator, disponible en https://testing.taoglas.com/taoglas-antenna-integrator.
Selecciona una antena y descarga su modelo
Taoglas cuenta con uno de los catálogos más amplios de antenas para telefonía móvil, GNSS, NFC, UWB, Wi-Fi y otras tecnologías. Empieza buscando antenas en https://testing.taoglas.com/product-category/embedded-antennas. Aunque no hay un archivo CST disponible para todas las antenas, las más populares sí lo tienen.
Aquí tienes un ejemplo en el que se utiliza el WLA.01 de « Taoglas ». Solo tienes que hacer clic en el enlace para descargar el archivo CST cifrado.
Abrir el archivo del modelo en la herramienta CST
Abre el archivo en CST Microwave Studio. (Taoglas recomienda utilizar la última versión y el último Service Pack de CST al realizar simulaciones.) Es posible que, al abrir el archivo, aparezca una ventana emergente indicando que se ha creado en una versión anterior del programa. Si es así, haz clic en «Aceptar» para convertirlo a la versión de CST que estés utilizando.
Cuando se abra el archivo, verás una versión cifrada del WLA.01 en una placa de evaluación. Esta versión cifrada incluye un marcador de posición en forma de malla naranja para proteger la propiedad intelectual de la antena, al tiempo que permite simularla de forma fiel.
Simula la antena para comprobar que el archivo funciona correctamente
Antes de empezar a integrar la antena en cualquier otro diseño, Taoglas recomienda simular el archivo cifrado sin realizar cambios. De este modo, se obtiene una idea del rendimiento que cabría esperar de la antena simulada. Taoglas recomienda utilizar el solucionador en el dominio del tiempo.
Aunque Taoglas intenta garantizar que todos los modelos CST disponibles se ajusten a nuestras fichas técnicas, es posible que encuentres algunas discrepancias, principalmente entre la eficiencia simulada y la indicada en la ficha técnica. Esto se debe a que, en ocasiones, los diseños de antenas que hay que simular son complejos. El objetivo de Taoglas es proporcionar modelos en los que la prioridad principal sea que la antena esté sintonizada en su banda correcta, siendo la eficiencia de la antena un aspecto secundario.
Crea o abre tu PCB
A continuación, crea una placa de circuito impreso (PCB) en la que se integrará el WLA.01. Si ya tienes una PCB creada en CST, abre ese archivo ahora. Si dispones de un archivo DXF o STEP de tu PCB, puedes importarlo y utilizarlo para crear tu PCB en caso de que aún no exista. O, si utilizas Altium Designer, puedes exportar un archivo ODB++ desde ese programa e importarlo a CST.
De lo contrario, Taoglas recomienda crear la placa de circuito impreso utilizando las herramientas de modelado de CST. Si no se ha definido la altura de la placa de circuito impreso, Taoglas recomienda utilizar un sustrato de 0,8 mm de espesor (FR-4) y una capa de tierra superior e inferior de 0,035 mm de espesor (cobre recocido).
Importa el archivo WLA.01 CST a tu archivo. Por último, añade vías para conectar las masas superior e inferior. Puedes utilizar como referencia la placa de circuito impreso de evaluación que se incluye con el archivo cifrado, ya que no está protegida.
Integrar la antena en la placa de circuito impreso
Para importar el archivo « Taoglas » WLA.01 al archivo con tu PCB personalizada, selecciona la pestaña «Modelado» y haz clic en «Importar/Exportar» → «Subproyecto». Cuando se abra la ventana del explorador, selecciona el archivo CST WLA.01.
Ya has importado correctamente el archivo CST « Taoglas » WLA.01.
Existen varias formas de integrar el modelo cifrado « Taoglas » en tu propia placa de circuito impreso. Si no estás seguro de dónde colocar la antena, consulta la ficha técnica del producto. A efectos de esta guía, Taoglas recomienda lo siguiente:
- Crea un bloque booleano del mismo tamaño que la zona de exclusión del archivo cifrado o la hoja de datos y con el mismo grosor que tu PCB.
- Utiliza el booleano para eliminar cualquier capa de cobre en la zona de integración de la antena de tu placa de circuito impreso.
- Selecciona los componentes incluidos en el archivo cifrado WLA.01 (excepto las capas superior e inferior de tierra y la placa de circuito impreso de referencia) y utiliza la «herramienta de transformación» para moverlos o copiarlos a la zona de exclusión de la antena que has creado en tu placa de circuito impreso.
- Elimina cualquier resto de masa superficial que sea necesario para recrear la conexión CPW de la antena WLA.01 en tu placa de circuito impreso.
Soluciona cualquier posible problema, como un grosor irregular del cobre o de la placa de circuito impreso
Es importante asegurarse de que todo el cobre de la placa de circuito impreso tenga el mismo grosor. Si el grosor de la placa de circuito impreso o del cobre difiere del de la placa de referencia incluida en el archivo cifrado, habría que volver a calcular la alimentación CPW para garantizar que sea de 50 ohmios. Si la alimentación CPW no es de 50 ohmios, el rendimiento se vería afectado negativamente.
Añadir elementos concentrados
Una vez que tu alimentación CPW esté correctamente configurada, el siguiente paso es añadir los elementos concentrados necesarios.
Una opción es utilizar los elementos concentrados incluidos en el archivo CST WLA.01. Estos valores coinciden además con los de la ficha técnica.
Nota: Es posible que tengas que modificar los valores de los elementos concentrados indicados en la ficha técnica si los cambios en tu placa de circuito impreso provocan un desajuste en la antena. El desajuste también puede producirse si simulas más elementos de tu dispositivo, como una carcasa.
Para añadir tu propio elemento concentrado, debes seleccionar dos puntos o bordes con la herramienta «Seleccionar puntos». Selecciona el borde central del extremo de la alimentación de la antena y el borde central de la masa situado al otro lado de la zona de exclusión.
Esto abre una ventana en la que puedes definir un elemento concentrado entre los dos puntos seleccionados.
Por ejemplo, para crear un inductor (L), introduce un valor en la casilla marcada con la letra L y deja el resto de las casillas en 0. Se puede seguir un proceso similar para crear un condensador (C) o una resistencia (R).
Definir un puerto
Por último, antes de simular tu creación, hay que añadir un puerto. CST permite crear informes tanto discretos como de guía de ondas. A efectos de esta guía, y para la mayoría de los archivos CST cifrados de Taoglas , se utiliza un puerto discreto, ya que es un proceso más sencillo.
Para añadir tu puerto, debes seleccionar dos puntos o aristas con la herramienta «Seleccionar puntos». Selecciona la arista central del extremo de la alimentación de la antena y la arista central de la masa situada al otro lado de la zona de exclusión.
Una vez seleccionado, ve a la pestaña «Simulación» y selecciona «Puerto discreto». A continuación, haz clic en «Aceptar» en la ventana que aparece. Ya se ha creado tu puerto discreto.
Configurar una simulación
Una vez creados los elementos concentrados y el puerto, se puede simular la placa de circuito impreso. Un consejo es ir a la vista «Mesh» y asegurarse de que la placa de circuito impreso tenga una malla con una resolución lo suficientemente alta como para simular con precisión el modelo. Consulte la documentación de CST para obtener más información sobre la creación de mallas.
Además, para poder ver la eficiencia de la antena o la ganancia en campo lejano, es necesario añadir monitores de campo. Para añadirlos, ve a la pestaña «Simulación» y selecciona «Monitor de campo».
Los monitores de campo tienen muchos usos, pero para representar gráficamente la eficiencia de la antena, selecciona «Monitor de campo lejano» cuando aparezca el cuadro de diálogo.
Una vez seleccionada, puedes elegir la frecuencia que desees supervisar. Haz clic en «Aplicar» y añade el resto de frecuencias.
Una vez que hayas añadido tu lista de monitores, ya podrás continuar con la simulación haciendo clic en «Iniciar simulación».
Una vez completado el proceso, los resultados aparecerán a continuación, en «Resultados 1D».
