CST汽车天线SAR仿真(二)- 单WiFi天线SAR仿真
作者 | Zhou Ming
上一期我们介绍了如何导入CST的人体模型,本期我们将导入天线模型,来完成汽车天线SAR仿真。当前随着汽车电子设备上天线的数量越来越多,工程师在SAR仿真时,不光要考虑单天线辐射的场景,还要考虑多天线同时发射时对人体安全的影响。与之对应的国内和国际标准也在同步升级和发布。例如由中国信息通信研究院和中国计量科学研究院联合编制的强制性国家标准GB21288-2022《移动通信终端电磁辐射暴露限值》正式发布。该标准将于2024年1月1日正式实施。主要的升级点包括:
更改了适用范围,从靠近头部使用的移动电话扩展为工作在100kHz ~ 300GHz以内、使用时靠近人体20cm以内的移动通信终端设备,如移动电话、无绳集团电话、卫星移动终端、可穿戴设备、便携式移动终端等;
增加了职业暴露的定义;
增加了吸收功率密度的定义;
增加了不同频率、不同人体部位适用的暴露限值;
今天我们先介绍单天线SAR仿真场景。
1、首先,我们需要导入天线模型,这里我们从CST的Component Library选择一个手机模型来替代汽车天线,选择SAR Head Hand and Phone模型并导入。对导入的模型,我们只需要保留手机,删除头和手的模型。
2、为了下一步导入人体模型时定位,我们在手机背面设置一个Local坐标系,需注意W的方向的设置。
3、打开之前创建好的人体模型,为方便定位,在放置天线的位置我们提前画一个空气盒子,同样设置好Local坐标系,同样注意W方向与前面设置的手机的W方向保持一致,这样能确保手机处于正确的方向。
4、打开手机天线模型,点击Import/Sub-Project,导入人体模型。因为我们已经提前设置好Local坐标系,人体模型将放置在指定的位置。
5、接下来,进行求解器、网格、边界调节等设置。由于模型的计算尺度比较大,建议选择CST的时域求解器,利用GPU加速,可以获得非常高的效率。在这里教大家一个小技巧,在天线周围以及靠近的人体组织的位置,可以放置1个空气盒子,用来设置Local mesh,这样做可以在保证仿真精度的情况下,尽可能减少网格数量。
6、然后,点击Monitor,选择Power loss density/SAR,设置好要计算的频点。
7、我们选择WiFi_2天线作为激励源,如果有GPU加速卡,可以在Acceleration里面设置加速卡的数量。设置完成后,点击start开始计算。
8、设置4个GPU加速的情况下,仿真时间总共花费9min。仿真完首先通过S参数、远场方向图等结果,判断仿真的准确性。
8、完成后再进行SAR计算。关于SAR仿真详细的设置,请大家参考仿真实例018:均匀头模型和天线SAR比吸收率仿真案例,此处不再赘述。我们选择Post-Processing的SAR选项,均值单位选择1g,端口功率选择默认(峰值1W,0.5W RMS)。需要说明的是,由于天线主要影响近距离的人体组织,因此为了提高计算速度,建议设置Sub volume,坐标位置为靠近天线附近的人体组织。点击OK开始计算。
9、计算完成后,在左侧2D/3D
Results下面可以看到显示SAR结果的文件夹,直接点击可以看到三维的SAR分布。
点击home/Information,可以看到SAR的详细结果。
还可以利用Macro/Results/2D 3D Results/Plot
Averaging Volume for maximum SAR value来显示最大均值SAR的位置。