MIMO系統(tǒng)CST仿真分析實(shí)例 - 信道沖擊響應(yīng)CIR
我們拿自帶案例的毫米波天線陣列來(lái)演示2022版本中A求解器的新功能，信道沖擊響應(yīng)（Channel Impulse Response）。
文件保存，新開(kāi)一個(gè)原理圖的CST文件：
將天線模型CST文件拖拽進(jìn)原理圖，然后用克隆模型克隆一份：
再拖拽進(jìn)來(lái)一個(gè)CST文件，作為環(huán)境結(jié)構(gòu)，這里我們就用一片PEC板作為環(huán)境。實(shí)際的模型可以是墻，房間，工廠，樓什么的。
進(jìn)入Assembly裝配界面，調(diào)整天線相對(duì)位置，板的位置。
大概位置如下：
所以這里我們仿真的就是這種簡(jiǎn)單的兩天線之間，直接和間接的通信環(huán)境：
位置擺好后，我們就可以建立混合求解了。選擇Hybrid任務(wù)：
第一個(gè)先選環(huán)境，點(diǎn)擊PEC板的模塊，點(diǎn)擊3DModel，模塊變橙色，點(diǎn)擊CreateSimulation Project.
第二個(gè)開(kāi)始都是選激勵(lì)源，點(diǎn)擊天線的模塊，點(diǎn)擊3DModel，模塊變橙色，點(diǎn)擊Create Simulation Project.
第三個(gè)選激勵(lì)源，點(diǎn)擊天線的克隆模塊，點(diǎn)擊3DModel，模塊變橙色，點(diǎn)擊Create Simulation Project.
第四個(gè)選激勵(lì)源，直接按Esc結(jié)束：
用遠(yuǎn)場(chǎng)源，一個(gè)頻點(diǎn)：
這樣三個(gè)子任務(wù)就生成了，在環(huán)境項(xiàng)目中，兩個(gè)場(chǎng)源標(biāo)志：
若要觀察遠(yuǎn)場(chǎng)，需要求解器中開(kāi)啟遠(yuǎn)場(chǎng)計(jì)算并定義球形的掃描角：
然后場(chǎng)源設(shè)置的地方，查看激勵(lì)。這里兩個(gè)天線都分別是四個(gè)端口：
天線1：ffs1,ffs2,ffs3,ffs4
天線2：ffs5,ffs6,ffs7,ffs8
由于還未開(kāi)始仿真，A求解器只顯示一個(gè)ffs場(chǎng)源作為表示。這里我們就看天線1發(fā)出的射線(Rays)。下方開(kāi)啟計(jì)算天線耦合（F參數(shù)）和信道仿真（Channel）：
主項(xiàng)目中Update開(kāi)始仿真。
仿真結(jié)束后，查看A求解器的結(jié)果：
1. 射線圖
這個(gè)射線圖就是天線1端口1的了，可回到求解器確定8個(gè)端口都有了：
2. F參數(shù)：
以天線1的端口1為例，可見(jiàn)傳到天線2的信號(hào)在-30dB左右。
3. 信道參數(shù) --- 發(fā)射角（AOD）和接收角（AOA）
這個(gè)角是球坐標(biāo)Theta和Phi, 所以按我們計(jì)劃的天線1到天線2這樣的位置，如果是直接發(fā)射過(guò)去的話(huà)，信號(hào)相當(dāng)于是從Theta=90、Phi=270的位置（-Y）出發(fā)（AOA），朝Theta=90、Phi=90的方向(Y+)去（AOD）：
查看AOA結(jié)果，可見(jiàn)Phi發(fā)射角是270度和259度，沒(méi)錯(cuò)，259就是被環(huán)境反射的第二個(gè)信號(hào)了:
查看AOD結(jié)果，可見(jiàn)Phi接收角是90度和101度，沒(méi)錯(cuò)，101度就是對(duì)應(yīng)第二個(gè)信號(hào)反射后的接收方向：
由幅度可知，本案例的反射信號(hào)比直接的信號(hào)要強(qiáng)，但這說(shuō)明不了什么，更重要的是看不同信道抵達(dá)的信號(hào)之間的時(shí)間差和相位差，看是建設(shè)性干涉還是破壞性干涉，這才是影響我們信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵。
4. 信道參數(shù) --- 脈沖響應(yīng)
脈沖響應(yīng)結(jié)果就是時(shí)間差和相位差：
可見(jiàn)兩個(gè)路徑差了0.02納秒，相位差是90多度，不算多徑增強(qiáng)或抵消吧。這就要看數(shù)字信號(hào)的具體需求了。
5. 信道參數(shù)--- 平均延遲和延遲拓展：
平均延時(shí)是1.01左右，是響應(yīng)結(jié)果的加權(quán)平均；延遲拓展是多路徑的延時(shí)發(fā)散程度：
詳細(xì)公式見(jiàn)幫助文檔。
6. 遠(yuǎn)場(chǎng)
下面我們看遠(yuǎn)場(chǎng)和波束掃描，其實(shí)這里就沒(méi)什么特別的了，和之前寫(xiě)過(guò)的波束掃描案例一樣，有了遠(yuǎn)場(chǎng)，可以combine result合并，想要什么激勵(lì)振幅相位就用。
比如天線1全相同激勵(lì)：
天線1相位差激勵(lì)：
這個(gè)波束是朝向PEC板的，我知道一定有人會(huì)問(wèn)，不應(yīng)該反射指向天線2的方向嗎？怎么透過(guò)去PEC板了？因?yàn)槲覀兛吹氖强諘绲倪h(yuǎn)場(chǎng)，或者說(shuō)因?yàn)镻EC不夠大，所以這種結(jié)果很正常。
另外，求解器中可以設(shè)置分組，這樣信道分析的結(jié)果就是分組好的，方便研究MIMO：
肯定還有人要問(wèn)了，我們可以用不同的波束計(jì)算信道么？可以，但是本案例不行。因?yàn)樾诺婪治鍪菆?chǎng)源之間的耦合分析，所以后處理的波束遠(yuǎn)場(chǎng)不能直接計(jì)算信道。倒是可以把陣列天線本身的波束算好，再作為場(chǎng)源拿過(guò)來(lái)計(jì)算信道。
那肯定還有人要問(wèn)了，A求解器不是可以設(shè)置同時(shí)激勵(lì)嗎？同時(shí)激勵(lì)的波束不能作為場(chǎng)源嗎？如果選了同時(shí)激勵(lì)，信道分析就不能選了哦。總之用場(chǎng)源就對(duì)了。
小結(jié)：
1. 陣列天線的混合求解流程很多，本案例只是最基本的一種，用于演示信道分析功能而已。其他的流程比如I求解器、天線陣列任務(wù)、或者手動(dòng)場(chǎng)源建立，都是可以算是陣列天線的混合求解。
2. 要區(qū)分信道分析和波束掃描，一個(gè)是場(chǎng)源耦合分析，一個(gè)是遠(yuǎn)場(chǎng)后處理分析。
3. A求解器看遠(yuǎn)場(chǎng)需要掃描觀測(cè)角。
4. 相似的案例是工廠的5G信號(hào)覆蓋，這個(gè)模型有機(jī)會(huì)再介紹，模型很大很詳細(xì)，詳細(xì)到辦公桌上的電腦鍵盤(pán)細(xì)節(jié)都有，這種A求解器可以仿真。
