2020年被稱為5G的應用元年，5G的技術進展和商用進程是各界關注的焦點。尤其在去年的5G技術競爭中，美國不惜直接採取對華為5G建設的扼制行動，足以說明5G在未來競爭中的重要意義和深遠影響。作為第五代移動通信，5G擁有更高的信息傳輸速率、更少的延遲、更大的容量和極高的頻譜利用率，其應用將面向未來的VR/AR、智慧城市、工業互聯網、車聯網、智聯網等多樣化領域。面對5G在各行業的新應用，以及隨之產生的對產品設計創新和可靠性能要求，讓我們一起聽仿真工程師的應對方案。
移動通信技術發展至今已經經歷了四代通信系統。第一代移動通信系統主要採用的是模擬技術和頻分多址技術，主要用於提供模擬語音業務；第二代移動通信系統主要採用的是數字的時分多址（TDMA）和碼分多址技術（CDMA），主要提供數字化的語音業務；第三代移動通信系統通過採用CDMA無線接入技術和高速數據，從而實現多媒體服務；第四代移動通信系統通過採用多天線載波技術，具有更高的數據速率和傳輸質量，提供了更廣泛的服務與應用。第五代移動通信系統是面向2020年以後移動通信需求而發展的新一代移動通信系統，簡稱5G。
5G技術將帶來更低時延、更快速率的數據通信，隨之也帶來智能化新應用的發展。面對5G在各行業的新應用，在射頻模塊、封裝、芯片、終端、基站和典型應用場景中，都需要通過可靠有效的仿真工具幫助研發人員進行性能設計與問題分析。
射頻模塊
微波射頻電路與微系統是現代雷達、通信、導航、測控等系統的重要組成部分，作為最前端的部分對系統的整體性能指標和可靠性有非常重要的影響。微波射頻電路與微系統正向著小型化、集成化、高頻和超高頻、寬帶和超寬帶、更大動態範圍等方向發展，隨之對更高性能的微波射頻器件和組件等產生了強烈的需求。
ANSYS仿真解決方案可以幫助設計者驗證全新的設計思路，強大的高性能計算提升了仿真效率，可以在更短的時間內得到仿真結果，加快新產品上市的時間。
天線
天線作為通信與電子系統的重要組成部分，對整體技術指標有著至關重要的影響。5G移動通信的天線不僅要實現天線本體的高指標要求，還需要考慮到載體對天線的影響，天線相互之間的影響以及耦合等，這對5G終端天線提出了新的要求。
ANSYS天線解決方案依託於HFSS軟件的強大電磁場算法，電子桌面系統的強大前後處理功能，以及ANSYS多學科多物理域的系列軟件仿真生態，具有良好的深度擴展和廣度覆蓋，能很好的解決天線設計有關的本體設計、載體佈局、環境分析、陣列設計、可靠性設計、優化設計等多方面問題，為天線設計及總體部門提供一站式全面解決方案。關鍵技術包括：1.自適應迭代技術保障精度2.多算法及混合算法保障大問題及複雜問題的求解能力3.高性能計算技術保障大規模問題及陣列問題求解4.多學科仿真環境保障複雜工況下的設計可靠性。
有源天線的設計流程
芯片-封裝-系統
系統的頻率不斷提高、集成度不斷加強、尺寸不斷減小，因此無論是考慮系統的芯片設計還是考慮芯片的系統設計，芯片-封裝-系統（CPS）的協同仿真都是不可是缺少的。ANSYS端到端的CPS仿真解決方案如下圖所示：
仿真流程如下：
1）在Redhawk中導入芯片版圖和RTL級模型，仿真提取芯片版圖中電源地網絡的無源參 數，以及在設定的工作模式下芯片電源端的時域電流波形，得到芯片電源模型 （CPM）該模型符合SPICE語法結構可被電路仿真工具讀取 （CPM）。該模型符合SPICE語法結構，可被電路仿真工具讀取。
2）在SIwave中分別導入PCB和封裝的設計文件，按照實際的位置關係組合成一個完整的仿真工程，並提取S參數模型。該模型不僅考慮了封裝和PCB之間的互耦，同時在EMI分析時將封裝和PCB作為一個輻射整體。
3）在DesignerSI中導入芯片的CPM模型、SIwave提取的封裝和印刷電路模型，按照實際電氣連接關係連接成完整的系統仿真鏈路結構，並進行時域瞬態仿真。這個仿真可以得到基於CPM中的芯片電源波形下，封裝和PCB上各端口處的電壓和電流分佈，並轉換為頻域數據Push Excitation到SIwave軟件。
4）SIwave便可基於該頻域的電壓電流信息進行EMI計算，從而得到在該CPM模型激勵下的封裝和PCB的輻射特性。
基站
基站天饋系統作為基站收發系統前端，其性能優劣直接決定整機性能，是影響網絡質量和通訊體驗的重要因素。由於基站天饋系統元器件繁雜，並且上下級之間相互影響嚴重，綜合全面考慮整個射頻通路各部件的相互作用有益於開發穩定可靠的系統性能。基站天饋系統射頻通路傳統的設計方法是各元器件分開設計，通過計算每個元器件損耗推算出整個系統的性能，但由於元器件之間阻抗不匹配、電平浮動引起的傳輸功率變化無法考慮，會導致評估結果不可靠。針對基站天饋系統的特點和需求，對於整個基站天饋系統的射頻通路，ANSYS可以對射頻饋線、移相器、功分器到天線陣元等各個元部件分別使用HFSS或Circuit進行仿真設計，最後基於Circuit平臺完成整個鏈路的系統仿真評估。這種仿真方法可以完整全面仿真評估基站天饋系統的各個元器件性能。
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