5G毫米波阵列天线CST仿真实例 - 累计分布函数（CDF）计算

来源：CST仿真专家之路更新时间：2024-06-26 阅读：

累计分布函数（CDF）在统计学上是一个由0增长到1的曲线。5G中CDF被3GPP标准推荐使用，5G 天线阵的有效全向辐射功率EIRP的CDF函数被用来评价设备的质量和性能。由于EIRP是在某一个方向角theta, phi上的辐射功率，幅值由天线增益与激励功率乘积决定，所以EIRP在球形全方向上有最大值和最小值，且区间内连续。所以，我们可定义一个概率函数，表示EIRP在一定值内的概率，该概率函数自然就有累计分布函数CDF。

CDF在EIRP最小值以下为零，EIRP最大值以上为1。所以CDF是以EIRP为横坐标变量的增长函数，该函数展示了EIRP在球形全方向的分布。

虽然CDF=0时的EIRP才是能达到球形辐射状态的最小的EIRP值，考虑实际环境限制和损耗，3GPP标准实际则要求CDF=0.5时的EIRP，比如要达到至少11.5dBm。

CDF=1 时，对应的EIRP就是该天线阵能达到的EIRP峰值，3GPP标准也要求这个EIRP峰值要高过一个最小值。比如智能手机毫米波段这个最小值在20-22dBm左右，其他类别毫米波段设备的最小值可以是29dBm,43dBm等；当然EIRP峰值也有要低于一个最大值，比如智能手机毫米波段最大值为43dBm。

当然对于不同设备，标准还可以定义CDF=0.2，0.6 或0.8时的EIRP值，都有一定的范围要求。在设备后期仿真过程中，加上人体模型或外界环境的仿真，天线辐射区域有所遮挡，EIRP下降，CDF是会整体左移的。如果设计不当，比如CDF=0.5时的EIRP本身不够高，虽然可以加大激励信号功率，使CDF曲线整体右移，但是要冒着总辐射功率（TRP）超标的风险。

这里我们以一个简化的毫米波封装天线AIP为例，演示如何获取CDF。

STEP1 仿真得到全S参数

天线S参数显示工作频段为n257的26.5GHz-29.5GHz毫米波。

单端口的远场显示均匀主瓣向上。

Step2 定义激励参数：每个端口的振幅和相位，控制振幅或相位的theta和phi

后处理“2Dand 3D Field Results -> - Combine Results using am-ph Parameters”, 点击ok, 参数列表处会自动生成振幅和相位参数，默认振幅“am”为1，相位“ph“为0，这步只需要运行一次，如果用CST的Array Task, 则参数定义都自动化。