無論是在消費、汽車、醫(yī)療還是工業(yè)行業(yè)，最新的技術趨勢是將所有有線接口轉換為無線接口。這種從有線到無線的接口轉換提供了更大的靈活性、便利性，并提供了全球范圍的訪問，而不是受限于區(qū)域的有線訪問。根據(jù)新的市場研究報告，預計到 2023 年，市場將從 2018 年的 65.1 億臺增至 87.8 億臺，2018 年至 2023 年的復合年增長率為 6.2%。

構建硬件產(chǎn)品本身就是一個耗時且成本高昂的過程。而設計無線產(chǎn)品需要適當?shù)?a target="_blank">天線類型規(guī)格選擇、放置和預防措施，以滿足預期的射頻測量。不這樣做會增加上市時間和開發(fā)成本，并且可能需要多次旋轉。將此添加到最新的物聯(lián)網(wǎng)應用程序需要產(chǎn)品更緊湊，并嵌入多個射頻解決方案，這將使射頻和產(chǎn)品設計的復雜性更上一層樓，并增加產(chǎn)品設計的大量風險。

在實際原型上進行常規(guī)天線性能測量可以在一定程度上解決射頻天線數(shù)量有限（一個或兩個）和產(chǎn)品復雜度低的目的。在產(chǎn)品中具有多個小尺寸、高復雜性和特定射頻性能標準的天線不遵循這種方法。在許多情況下，所選的射頻天線解決方案無法按預期工作，這可能會縮短產(chǎn)品上市時間并增加開發(fā)成本。

為了克服這一障礙，設計人員在考慮射頻解決方案復雜性的情況下尋求優(yōu)化產(chǎn)品設計流程和開發(fā)成本。RF 仿真是一種可以消除這種額外風險負擔的解決方案。

RF 仿真是巨大的，隨著其仿真復雜性和方法的考慮而不斷增長。有多種模擬器軟件，如 HFSS、CST、ADS 等，應根據(jù)問題類型明智地使用。大多數(shù)情況下，HFSS 被選擇用于嵌入式解決方案的射頻天線設計/仿真。設計人員需要將這種射頻天線仿真有效地集成到他們的產(chǎn)品設計方法、方法和驗證階段，以獲得最大的收益。

對產(chǎn)品設計的需求變得越來越復雜，產(chǎn)品設計師/經(jīng)理對如何在產(chǎn)品硬件開發(fā)階段有效地添加射頻天線設計感到困惑。新的模擬細節(jié)和數(shù)據(jù)需要新的產(chǎn)品設計管理技術。

從根本上說，RF 天線設計/仿真驗證了產(chǎn)品選項，還有助于隨著產(chǎn)品在設計周期中的發(fā)展選擇正確的操作。因此，硬件產(chǎn)品設計和射頻天線設計之間的聯(lián)系表明，射頻設計階段必須如何納入產(chǎn)品開發(fā)周期階段。

概念證明

概念驗證 （POC） 階段從沒有任何機械模型的產(chǎn)品的基本概念開始。所需的詳細信息是產(chǎn)品用例、天線要求、估計的 PCB 尺寸、主要金屬部件（如果有）、材料詳細信息和所需的產(chǎn)品尺寸。使用簡化的機械模型進行模擬，這將提供有關可行和不可行算法的詳細信息。稍后，只能在此階段確定主要障礙，這將有助于產(chǎn)品所有者創(chuàng)建更好的業(yè)務案例和產(chǎn)品規(guī)范。

預模擬

POC 階段完成后，硬件需求規(guī)范和系統(tǒng)架構最終確定。預模擬是使用機械工程師設計的最新/更豐富的模型完成的。這個階段可能需要多次迭代，直到天線解決方案結束。此外，此階段還將提供多種天線產(chǎn)品中不同天線解決方案的最小距離、位置和方向。該階段應確保產(chǎn)品中的其余更改不會影響射頻天線解決方案。預仿真階段是整個射頻天線仿真階段的主要階段。

模擬

一旦原理圖和布局設計完成，仿真或虛擬測試階段就開始了。到這個時候，原型機的機械外殼也將完成。因此，本次仿真是在全功能/極其詳細的力學模型上進行的。需要準確的外殼、機械部件屬性和材料細節(jié)，以獲得有助于獲得更準確的射頻仿真結果的準確細節(jié)。此外，它需要優(yōu)化射頻性能，并測試附近機械、金屬和 PCB 布局變化的可能影響。在這里，RF 模擬的準確性取決于準確且定義明確的細節(jié)，這些細節(jié)有助于了解最終產(chǎn)品中可能存在的風險并提前做好準備。

驗證

一旦原型板準備好并完成啟動測試，驗證階段就開始了。盡管仿真聲稱精度很高，但始終需要通過物理測量來驗證仿真結果。還需要排除人為錯誤并提供正確的模擬細節(jié)。在預模擬和模擬階段添加的附加過濾器將需要在驗證階段進行調整以獲得最佳性能。射頻天線測量的驗證階段將填補射頻天線產(chǎn)品設計的剩余空白。

在這個完整的射頻天線仿真設計階段，需要考慮并確保設計/仿真射頻天線解決方案滿足其要求的多個參數(shù)。這些參數(shù)是天線類型、天線放置、方向、設計多個天線時的天線隔離、回波損耗、VSWR、增益、帶寬、輻射效率、地面規(guī)劃的影響、附近部件對輻射方向圖的影響。

如上所述將射頻天線設計/仿真集成到硬件產(chǎn)品中將有助于以有效的方式設計復雜的射頻天線產(chǎn)品。它從初始需求階段開始逐漸降低射頻風險，以避免后期產(chǎn)品的主要障礙。產(chǎn)品所有者可以根據(jù)模擬結果做出主動決策，而不是實際承擔風險。

審核編輯：郭婷