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。 天线S参数显示工作频段为n257的26.5GHz-29.5GHz毫米波。![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/10ffcc019638.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkKWVZj8FOXnELZqf1TCUU6tjeD4y3iaicdKWqGiaqL0jEdm4ItK0uGajhw%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/b8a9a875362d.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhk1zXolfV7h1uHfFuzcf5vxdHuYDRcwU3aDCtiaePN57gqgxkp0hXpj7Q%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng) 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。 ![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/944abec4dc95.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkUkLGdJ1jwgTecCoPBxDNicZrSpAib6B6S0HWC0BnJlfwjk2Mc7QmNmhQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng) 此外,这个后处理还生成一个新的远场结果,后缀为[comb-am-ph],这个远场只有一个EIRP波束,我们需要多个EIRP波束的扫描结果来算总体的CDF。![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/4c4be33824c8.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhku6MzUa95icNYQqMyDjMQvrXbq92CaS7w3ko1PiaQeoWibraFTV2Z38W8w%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/0084eed5a08c.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhk61xksaG9ca3IubWZHNic8eP6sMSTYobpT61QAQicZLia0EgnKDATzukHA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng) 在扫描之前,可以根据天线数字信号的激励信息修改这些参数。这里我们用180*sinD(theta)和不同系数来控制端口2,3,4的相位。如果有激励列表,我们也可以支持导入。![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/bcefbf87ec97.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkWnBCiaEtK4GNW89sF0VGendhWGUgRvYj3icsPg93pPyibEcN6HWHRq5PA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
Step3 定义后处理Total Scan Pattern (TSP)
扫描之前,还需要定义后处理扫描全图。这里选择Realized Gain。 ![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/24ee1533d92f.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhk7QDABISWqbbw2dWrhW2ISw5zkvHOVl4A1q2Knxg1ozLu1bSSRnFia4A%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng) 后处理参数扫描theta或phi 得到TSP。下面进行参数扫描,注意这里用的是后处理扫描,不重新进行三维激励运算。这里扫描是要记录下哪个方向上的远场信息,我们用简单五个theta角度。
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/295317568404.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkNZsBUGIpl08dbB1QJs8AYmhRWfxzqjniaWicC1tBHaq9kjSzTiaGgN5oA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng) 如果用户有自己的扫描点,可以通过这里的Import导入。扫描之后得到总扫描波束,如下图所示:![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/7dbdb39e59eb.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkTLuj7Zqe0PXJAWrXzCz1iaadZZlmiceZNFiad6qz8jicTJ5bXwHpqGbUjA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
Step4 定义和运行后处理CDF 最后定义一个远场后处理,选择TSP,RealizedGain,还有CDF。![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/818e9db94fb8.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkJicnsPsFz3FC4KXKVKJoM95FA9PRdePxJKDpWcYTFnUe2MtDYhcSTnQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/f6cf1d263009.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkibDZPT3WKbM7YbGXJzaKVScqnYIy1S4MtBXmKVzWVm6pv7R4nCMS9xQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/cf63e1896caf.jpeg?oss-fix=jpg%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkA6tqeOreCfolvCxCFSKAiaMBqZZQ8e0xFlVydTUjkdgx7ocJKCNKPzg%2F640%3Fwx_fmt%3Djpeg)
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/dfac3bdd6d17.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhk9eal2LttnPkmKiaKWibJ5cW4zChOOHIXxlbF1EhDHtjWQBTFEtFuEReA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng)
调整一下坐标。这里我们横坐标用的是RealizedGain,单位是dB,转化成EIRP还需加上激励功率,用后处理将x轴加上输入功率,比如10dBm。
![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/99ae1175931b.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhkNTGMgZ6oMtVmFREbMhfgKVhxCibO65HbWPessx5oLRYbTAWZicsoohPw%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng) 横坐标调整后,我们便得到了CDF。这时结果还在Tables里面,横坐标名称还没有改。用户可将这个结果重新拷贝到1DResult 新建文件夹,然后右键曲线属性修改名称,比如EIRP等。![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/99c58753e22a.png?oss-fix=png%2FrAmUsuqnroHG2QM8DmuVVzr84CDGqUhk1C7SoZoOZuIno5MEtib0ib51w3fbJHkpib98SaHAS9jJEVWCgbibMEaXGQ%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng) 本案例只在三维界面中用增益获取CDF。当然还有其他方法获得CDF,比如在schematic里通过后处理,或者通过powerflow功率密度推导,都可以反复验证CDF的准确性。如果觉得本文由点用,请点在看,谢谢观赏。参考文献: TS38.101-2 v15.0.0User Equipment (UE) radio transmission and reception;Part 2: Range 2 Standalone (Release 15), Jun. 2018 ![](https://static.432520.com/travel-forum/2020/5-14/Simulia_CST/93ad2922c249.jpeg?oss-fix=jpg%2FrAmUsuqnroGba2dTMQv9c4TtvqSO1Xcw0rser9QZ9Op7naVLfjaaYdpGXBtlyOXVFeOtjyxlOZpn4HxHTDGZ1w%2F640%3Fwx_fmt%3Djpeg)
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