近年来，由于市场的快速增长、制造商数量的增加、对小型化和性能改进的高需求，以及现代仿真软件和硬件能力的扩展，笔记本电脑和移动设备的电磁仿真变得越来越受欢迎。

笔记本电脑或移动设备通常通过一个相对复杂的过程进行开发，天线在设计的最后阶段才会出现。在这种情况下，天线设计必须准确考虑特定设备环境的所有细节。例如，笔记本电脑天线的建模通常从将第三方软件创建的笔记本电脑几何图形导入到电磁模型编辑器开始，目的是随后添加天线模型。然而，从电磁分析的角度来看，导入的模型有几个缺陷。通常，导入的模型具有大量与电磁仿真无关的细节，并且可能包含许多几何不规则性。

在这种情况下，为电磁仿真准备导入模型的第一步是修复模型的不规则性。通常，不规则性可以分为两类有故障的实体和没有公共边的相邻面。WIPL-D ProCAD可以自动识别并标记这两类不规则性。高级修复、简化和缝合工具可以轻松修复这些不规则性。

为电磁仿真准备模型的下一步是去除与电磁仿真无关的细节。WIPL-DProCAD中丰富的修复和重建工具使这一过程相对简单。用于此目的的工具包括填充孔、去除孔、去除特征、去除混合、删除开放环路等。最后一步是在网格划分过程中消除小特征，在该过程中，尺寸低于用户定义的特征容差的细节会自动消除。

WIPL-D ProCAD包括原生的、内部开发的四边形网格划分器，优化用于WIPL-D高阶基函数(HOBFs)。它为平坦或主要光滑的模型表面创建大网格元素，为具有小细节和特征的模型部分创建小网格元素。它还在沿一个轴平坦或光滑而沿另一个轴弯曲的模型部分创建细长的网格元素。这样，网格划分器可以生成既有大网格元素又有小网格元素的模型。这些模型对于WIPL-D电磁仿真核心是最优的。网格元素的大小可以达到两个波长乘以两个波长，每个元素上的近似阶次在1到8之间自适应确定。

网格划分后，电磁仿真可以在廉价的台式电脑上快速运行。此外，WIPL-DGPU求解器使用廉价的GPU来加速CPU仿真，速度提高一个数量级。

本应用说明中展示的示例详细说明了如何使用WIPL-D ProCAD对安装在笔记本电脑上的倒F天线进行电磁仿真。

笔记本电脑模型

准备好进行电磁仿真的带PIFA天线的笔记本电脑模型如图1所示。

图2显示了笔记本电脑内部的金属部件(左上角)、笔记本电脑屏幕上的薄膜(e，=5，右上角)、键盘按钮(e，=2.75)和塑料盖(，=2.5)在左下角。

倒F天线

一个相对简单的倒F天线安装在笔记本电脑上，如图3和图4所示。

工作频带约为2.4GHz。

天线连接到屏幕金属支架上，该支架作为地导体并提供机械支撑，如图4所示。

仿真和结果

天线放置在右侧，在连接屏幕和键盘的铰链处，如图4所示。在自由空间中仿真天线仅需要378个未知量。该电磁模型的仿真时间在任何现代笔记本电脑或台式电脑上都不到1秒。

然而，整个笔记本电脑的仿真要复杂得多。网格化的笔记本电脑模型如图6所示。它由大约3,500个网格元素(四边形板)组成。电磁仿真在一台配备廉价NvidiaGeForce GTXGPU的常规台式电脑上进行Intel i7 7700 CPU (3.6 GHz), 24 GB RAM, Nvidia GeForce GTX1080GPU。所有仿真时间列在表1中。

天线在自由空间中的回波损耗和安装在笔记本电脑外壳中的天线的回波损耗如图7所示。如预期的那样，天线在笔记本电脑环境中的性能发生了变化。

天线在自由空间中的辐射模式和安装在笔记本电脑外壳中的天线的辐射模式如图8到图9所示。在这两种情况下，笔记本电脑结构都放置在无限水平PEC平面上。

最后，天线附近的近场图在两个主要平面中如图11和图12所示。

结论

展示的电磁仿真和建模选项展示了WIPL-D软件套件在RF频率下对复杂几何形状进行建模和电磁仿真的高效性，特别是天线布置分析。尽管笔记本电脑模型包含许多细节和精细特征，仿真模型仅有3,500个网格元素，因为WIPL-D的四边形网格划分算法生成了适合电磁仿真的模型。使用配备廉价GPU卡的常规台式电脑进行仿真时，仿真时间以分钟计算。