Tecnología de microondas - Diseño de antenas: una solución con simulación feko

Feko ayuda a un gran número de fabricanteS de OEM y proveedores de la industria a resolver los problemas Compatibilidad electromagnética que encuentran en el diseño, análisis y validación de pruebas de productos. Mediante el uso de feko y otras herramientas de simulación, el número de muestras de prueba y el número de pruebas se reducen, y el proceso tradicional de desarrollo impulsado por pruebas se transforma en diseño impulsado por simulación. Las aplicaciones importantes de feko en el campo EMC / emi incluyen radiación electromagnética, Anti - interferencia electromagnética, efecto rayo, campo de radiación de alta intensidad (hirf), pulso electromagnético (EMP), blindaje electromagnético, daño de radiación electromagnética y acoplamiento de antenas.

Antena Diseño

Hay muchas opciones tecnológicas en el espacio libre. En la aplicación práctica, la antena está montada en una estructura sólida, lo que afecta gravemente a las características de radiación del espacio libre de la antena. Para las antenas instaladas en plataformas grandes, es muy difícil medir sus características de radiación, a veces incluso imposible. Por lo tanto, el desafío de la simulación precisa es la interacción entre la antena y el entorno electrónico a gran escala. A lo largo de los a ños, feko ha ganado una buena reputación en el diseño de antenas y se ha convertido en una herramienta estándar de simulación EMC / emi para el diseño de antenas en vehículos, aeronaves, satélites, buques, estaciones base celulares, Torres, edificios y otros lugares. Los solucionadores progresivos (PO, RL go y Utd) en mlfmm, feko y descomposición de modelos trabajan juntos, lo que hace que feko sea una herramienta ideal para resolver el problem a de la disposición de antenas y la interferencia de co - localización en plataformas electrónicas grandes o súper grandes.

AntenaDiseñoAviones de combate y buques de guerra (mostrar corriente superficial)

Simulación feko

El aislamiento entre múltiples antenas en la plataforma (figura 1) es uno de los problemas más destacados de feko. El modelo de avión es un modelo de prueba presentado en el seminario cememc. Es una versión modificada del ev55 (perteneciente al proyecto de la UE hirf - se FP7, con derechos de autor de evektor, spol.s R.O. y hirf - se Alliance). El usuario sólo tiene que elegir un Solucionador en feko de acuerdo con el tipo de problema, el tamaño eléctrico y la complejidad, Etc.. un método para calcular rápidamente el acoplamiento mutuo entre antenas feko es a través de parámetros S. Los usuarios pueden mostrar visualmente la influencia de la variación de la carga de la antena en el acoplamiento entre antenas a través del cálculo, sin reiniciar el Solucionador repetidamente, y mostrar visualmente la influencia de un gran número de puertos de antena. La matriz de interferencia homóloga se dibuja para identificar y analizar el nivel de fuerza de acoplamiento. Además, la tecnología de descomposición de modelos de feko combinada con fuentes de interferencia equivalentes de antena y EMC puede reducir la demanda de recursos informáticos.

A través de la simulación feko, se obtiene la distribución de la intensidad del campo magnético dentro y fuera de la aeronave a 1 GHz.

Desafíos de diseño del IME

Hay muchos casos en los que se utiliza feko para resolver problemas EMI. Por ejemplo, el campo de radiación de los cables de los vehículos se acopla a la antena del parabrisas (y otras formas de antena), que también está relacionada con la norma de ensayo cispr - 25 EMC para la industria automotriz (cispr es el Comité Especial Internacional de interferencias de radio y el Comité Especial Internacional de radio). Las señales de ruido se propagarán a través de diferentes cables en el vehículo, cuyos campos de radiación se acoplarán a diferentes antenas, reduciendo así el rendimiento de los sistemas de radiodifusión analógica o digital. Para resolver este problema, feko incluye una herramienta completa de modelado de cables integrados para analizar la radiación del cable (y la interferencia). La herramienta y la tecnología de modelado y solución de antenas de parabrisas especialmente desarrollada para aplicaciones prácticas de antenas de parabrisas son adecuadas para analizar y resolver estos desafíos (figura 2). La figura 2B muestra el campo eléctrico irradiado a 10 metros a la izquierda y a la derecha del coche. Cada punto de posición incluye los valores de intensidad de campo de polarización vertical y horizontal obtenidos mediante simulación.

Figura 2: resultados de la simulación del modelo de vehículo (a) con antena de ventana, fuente equivalente de Arnés de alambre y unidad de control del motor (ECU) y de la intensidad del campo eléctrico cercano a 10 m alrededor del vehículo y del modelo de simulación basado en el sistema de medición (b)

Rendimiento único

Feko es fácil de usar y tiene un conjunto de solucionadores completos, precisos, confiables y totalmente paralelos que soportan la verdadera solución híbrida, incluyendo el método de momento (MOM), el método multipolar rápido multicapa (mlfmm), el método de elementos finitos (FEM) y el método de Diferencia finita de dominio de tiempo (fdtd), el método óptico físico / el método óptico físico de elementos de superficie grandes (PO / le - Po). La óptica geométrica de rayos X (RL go) y la teoría de difracción uniforme (Utd) se han utilizado ampliamente en el diseño de antenas y la simulación de la disposición de antenas, EMC, sección transversal de radar (RCS), bioelectromagnética, Radome y equipos de radiofrecuencia. Dependiendo del tamaño eléctrico del problema a resolver y de la complejidad del problema, sólo tiene que elegir utilizar este u otro Solucionador. La herramienta de modelado de cables integrados de feko resuelve el problema EMC de cables complejos. El algoritmo especial de feko para el análisis de cables es el método de línea de transmisión multiconductora (MTL) y el método híbrido Mom / MTL. Este último es adecuado para el análisis de la discontinuidad del suelo bajo el cable. Como parte de la Plataforma de Ingeniería asistida por ordenador Altair hyperworks, feko aporta una serie de características diferenciales adicionales. Debido al sistema de autorización único de Altair, estas características se pueden utilizar sin costo adicional. Con la ayuda de hypermesh, el módulo de preprocesador de análisis de elementos finitos más famoso de la industria, se puede reducir el tiempo de limpieza de modelos CAD complejos (incluyendo la limpieza automática) y la División de mallas. Con hyperstudio, los usuarios de feko pueden utilizar métodos de diseño experimental (diseño experimental) para optimizar el diseño, incluyendo el análisis de otras características físicas; Utilice la activación para diseñar y analizar Circumfluenceos (por ejemplo, convertidores DC / DC).

Diseño de antenas

Feko se utiliza ampliamente en el análisis y diseño de antenas de la industria, y se aplica a la radio y la televisión, el sistema inalámbrico, el sistema de comunicaciones móviles celulares, el sistema de desbloqueo sin llave de control remoto, el sistema de vigilancia de la presión de los neumáticos, la localización y comunicación por satélite, El radar, la RFID y otros campos. El Solucionador de momento feko (MOM) se utiliza ampliamente en el diseño de antenas. Además, el software no sólo tiene la función de descomposición de modelos (generación y uso de fuentes equivalentes), sino que también combina el algoritmo multipolar rápido multicapa (mlfmm) y otras funciones integradas. El método de aceleración de onda, o el método asintótico como la óptica física (PO), la óptica geométrica de seguimiento de rayos (RL go) o la teoría de difracción uniforme (Utd), puede alinear eficazmente la antena reflector, la antena de radar y la antena de cobertura de antena equipada para el análisis. Feko también tiene algunas funciones como el método de función verde de dominio (dgfm) que es adecuado para grandes conjuntos finitos, por lo que puede analizar los conjuntos de antenas con precisión y eficacia.

Corriente en una matriz de antenas de parche MICROSTRIP 2x2 de 1,5 GHz

Compatibilidad electromagnética

La compatibilidad electromagnética (EMC) se ha convertido en un tema candente para los OEM y sus proveedores en muchas industrias. Es importante integrar componentes y dispositivos en el sistema sin problemas electromagnéticos. El cumplimiento de las normas EMC también es importante. Durante muchos años, feko ha sido utilizado en EMC para simular la interferencia electromagnética (EMI) y la sensibilidad electromagnética o inmunidad (EMS). Feko incluye una herramienta completa de modelado de cables para analizar la radiación generada entre cables y otros cables, antenas o equipos que pueden causar la formación de tensiones y corrientes de interferencia y causar fallos del sistema. El feko también se utiliza para simular la emisión de radiación, la eficacia del blindaje, el análisis de riesgos de radiación, el pulso electromagnético (EMP), el efecto de iluminación y el campo de radiación de alta intensidad (hirf) de la unidad de control electrónico (ECU) en el sistema.

Interfaz de modelado de cables en feko

Dispersión y RCS

Cuando el objeto está expuesto al campo electromagnético incidente, la característica de dispersión del objeto está relacionada con la distribución espacial de la energía de dispersión. La dispersión es muy importante en dos casos típicos: cuando se diseña un sistema de detección de objetos, como el sistema de detección de colisiones; Y objetivos de diseño para aumentar o reducir la capacidad de detección del transmisor, como el diseño de aviones sigilosos. Los métodos digitales de feko, incluyendo mlfmm, RL go y PO, y las funciones de post - procesamiento, pueden resolver eficazmente los problemas de dispersión y sección transversal efectiva de radar (RCS).

Vista de fuerza RCS del helicóptero

Elemento guía de onda y Circumfluenceo MICROSTRIP

Desde la primera comunicación espacial, las guías de onda se han utilizado ampliamente en las industrias de defensa, aeroespacial, navegación y comunicaciones, como acopladores, filtros, circuladores, aisladores, amplificadores y atenuadores. Feko se puede utilizar en la simulación de componentes de guía de onda, generalmente utilizando la excitación del puerto de guía de onda, el método de momento de feko y el método de elementos finitos (FEM) Solver.

La tecnología MICROSTRIP se utiliza para diseñar Circumfluenceos planos, como acopladores, resonadores y filtros. Cuando se puede comparar la longitud de la trayectoria del Circuito con la longitud de onda, se utiliza el análisis em 3D de onda completa. Las fórmulas de la función verde estratificada plana y el principio de equivalencia de superficie (SEP) en feko son muy adecuadas para el análisis de Circumfluenceos impresos de microondas.

Simulación del acoplador WR - 90 Magic t con accionamiento triangular de guía de onda

Bioelectromagnética

La simulación electromagnética desempeña un papel importante en el desarrollo de la tecnología biomédica. La simulación puede proporcionar una valiosa referencia para la interacción del campo electromagnético dentro o cerca del cuerpo humano. Debido a la naturaleza de la pérdida de tejido, el diseño del transmisor se centra generalmente en asegurar que se emitan señales suficientes y que no se pierdan en la carga anatómica, cumpliendo al mismo tiempo las reglas que limitan la absorción específica y el aumento máximo de temperatura en el cuerpo humano. Las aplicaciones típicas involucran dispositivos móviles e inalámbricos, campos de radiofrecuencia automotriz, audífonos, antenas humanas, IRM, implantes e hipotermia. Fem, fdtd y Mom / Fem en feko son muy adecuados para estas aplicaciones. Feko incluye una base de datos de diferentes maniquíes.

Cálculo SAR del modelo de radio de bolsillo en el vehículo

Diseño de correspondencia Circumfluence

Una tarea importante de los ingenieros de diseño de antenas es asegurar que el ancho de banda y la eficiencia cumplan con las especificaciones técnicas. Esto se puede lograr cambiando la estructura física de la antena o utilizando Circumfluenceos coincidentes. Optenni Lab es desarrollado por optenni Ltd y se puede comprar a través del canal de venta Altair. La herramienta proporciona un program a automático de generación y optimización de Circumfluenceos coincidentes. El usuario simplemente especifica el rango de frecuencia y el número de componentes necesarios en el Circumfluenceo de emparejamiento, y luego optenni Lab proporciona la selección topológica para optimizar el Circumfluenceo de emparejamiento. Optenni Lab utiliza modelos precisos de inductores y condensadores de los principales fabricantes de componentes y realiza un análisis rápido de tolerancia para asegurar que los Circumfluenceos coincidentes producidos cumplan los criterios de diseño y se conviertan en un complemento ideal de feko.

Herramienta de síntesis de antenas

La antena Magus es una herramienta de síntesis de antenas de Magus (Pty) Ltd. Que se puede comprar a través del canal de venta Altair. Proporciona un gran número de antenas de búsqueda en las que podemos encontrar y diseñar antenas que cumplan con las especificaciones del usuario. Los modelos feko que se pueden ejecutar inmediatamente se pueden exportar para hacer de los Magus de antena una herramienta ideal para complementar feko.