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 sistemas como barreiras para uma integração rápida, eficaz e confiável das antenas nos produtos finais.
Uso da simulação eletromagnética como ferramenta para resolver desafios nos projetos de antenas: Ansys HFSS
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.
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.
Veja como as soluções de simulação Ansys foi essencial para o Instituto Nacional de Telecomunicações (Inatel) e os engenheiros da Embraer desenvolverem novas formas de instalar antenas que economizam combustível neste estudo de caso.
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 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. Conheça as melhores práticas de simulação para confiabilidade de eletrônicos.
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. Ansys HFSS possui o 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
Ansys EMIT
O módulo opcional Ansys RF Option 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.
