Altair Feko: анализ электромагнитной совместимости и интерференционных помех

Анализ антенн на электромагнитную совместимость и интерференционные помехи

Широкополосные антенны, такие как: биконические антенны, логопериодические антенны, спиральные антенны и рупорные антенны повсеместно используются для испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС). Эти антенны могут быть эффективно исследованы в программном решении Altair Feko, с использованием метода моментов (MoM), при котором генерируется только поверхностная сетка на проводниках и диэлектриках. Излучение на бесконечность при использовании метода моментов (MoM) может быть точно описано без задания специальных поглощающих граничных условий и дополнительных элементов в расчетной сетке. Адаптивная интерполяция результатов расчета в широкой полосе частот сокращает количество требуемых частот для моделирования. Среда POSTFEKO предоставляет мощный интерфейс для визуализации результатов моделирования, включая такие параметры как, антенный коэффициент, коэффициент стоячей волны (КСВ), коэффициент отражения, входное сопротивление антенны и коэффициент усиления.

Altair Feko Визуализация ближнего поля рассеяния на автомобиле от логопериодической антенны
Визуализация ближнего поля рассеяния на автомобиле от логопериодической антенны
Моделирование электрически больших структур

Для расчета модели автомобиля методом моментов на частоте, при которой объект становится электрически большим, может понадобиться несколько гигабайт памяти. Например, на частоте 900 МГц длина волны составляет около 33 сантиметров и на средне размерный седан будет укладываться порядка 15 длин волн. Многоуровневый метод быстрых мультиполей, реализованный в Altair Feko, позволяет решить такую модель с привлечением всего нескольких сотен мегабайт памяти.  

Другой выдающейся особенностью Altair Feko является подход к решению электродинамических задач на ветровых стеклах автомобилей, позволяющий моделировать включения произвольной формы в многослойную диэлектрическую структуру. С помощью этого метода могут быть рассчитаны встраиваемые или печатные на стекле антенны, без привлечения существенных вычислительных ресурсов. В Altair Feko также реализованы инновационные средства по созданию ограниченных поверхностей, имеющих форму ветрового стекла. Для определения антенны на такой поверхности могут быть использованы провода и кривые Безье.

Altair Feko предлагает ряд методов асимптотических высокочастотных аппроксимаций, с минимальными требованиями по вычислительным ресурсам. Среди этих методов: физическая оптика (PO), лучевая геометрическая оптика (RL-GO) и однородная теория дифракции (UTD). Эти методы могут быть совместно использованы с методом моментов (MoM) для того, чтобы решить электрически очень большие модели со сложной геометрией составных частей. Практический пример – анализ рупорной антенны. Изначально задача решается методом моментов, а при наличии электрически большой структуры – методом физической оптики.

Для решения алгоритмически сложных задач, предусмотрено использование высокопроизводительных вычислительных (HPC) подходов. Решатели Altair Feko поддерживают параллельные вычисления на центральном процессоре через многопоточность. Для повышения производительности при решении сложных моделей используется MPI и OpenMP параллелизм. Altair Feko также поддерживает ускорение вычислений с использованием графического процессора по технологии CUDA от NVIDIA.

Приватные облачные вычисления HyperWorks Unlimited – полностью отлаженное программно-аппаратное обеспечение, предоставляет неограниченное использование программного обеспечения на устройстве пользователя.

HyperWorks Unlimited – виртуальный доступ к высокопроизводительным вычислениям (HPC) по требованию в любом месте. Altair Feko, сертифицирован как Intel Cluster Ready, может быть использован для моделирования самых передовых задач, на крупно-масштабных кластерах.

Экранирование

Altair Feko позволяет вычислять коэффициент экранирования металлических или диэлектрических корпусов произвольной формы, содержащих прорези или другие технологические отверстия. Плоская волна может быть использована, как внешний источник, для получения ближних полей рассеяния внутри структуры, или для наведения токов в проводах, которые должны быть экранированы корпусом. Полученные поля можно сравнить с теми, которые присутствуют в системе без экранирования корпусом и сделать соответствующие выводы.

Смежная проблема наличия внутренних источников в рассматриваемой системе (диполей или излучающих проводов) может быть решена и, излучаемые в ближней или дальней зоне поля, могут быть исследованы. Ко всему прочему, неидеальность экранирующего материала может быть учтена через скин-эффект или через эффект проникновения электромагнитных волн в проводящую среду. В Altair Feko используется специальный метод для расчета металлических корпусов, которые имеют коэффициент экранирования 200 и более децибел.

Altair Feko Распределение наведенных токов на печатной плате внутри корпуса. Напряжение на плате создается витой парой кабелей
Распределение наведенных токов на печатной плате внутри корпуса. Напряжение на плате создается витой парой кабелей
Моделирование кабелей

Анализ электрической связи между кабелями, обычно состоит из двух вычислений: анализ их облучения из внешней среды, и анализ из собственного излучения (внешние поля, вызванные токами в кабелях). Altair Feko позволяет анализировать электрическую связь между кабелями по результатам вычислений их собственного излучения, вместе с учетом облучения извне (наводки от внешних полей или других кабелей). Стандартная теория линий передач (MTL) является эффективным численным методом электродинамики для моделирования электрической связи между кабелями и внешними структурами. Метод MTL в Altair Feko может использоваться для сложных, произвольных форм поперечного сечения связки кабелей. Другие численные методы, такие как метод моментов, многоуровневый метод быстрых мультиполей или метод конечных элементов, могут быть применены для вычисления внешних полей или наведенных токов. В тех же случаях, где стандартный MTL метод не может быть применен, гибридный подход MoM / MTL, реализованный в Altair Feko, может быть эффективно использован.

Altair Feko Поверхностные токи, наведенные кабелем, проложенным вдоль автомобиля
Поверхностные токи, наведенные кабелем, проложенным вдоль автомобиля. Пример моделирования кабелей в Altair Feko.
Примеры использования

Молниезащита и радиочастотная помехозащищенность, исследуемые для радиотелескопа Karoo Array Telescope [1], включают результаты полученные в Altair Feko. Непрямой удар молнии моделировался с помощью внешнего источника плоских электромагнитных волн. Экранирование кабелей, проложенных вдоль стоек радиотелескопа к рупору, скрутка кабелей и эффект различия преград в основании постамента также были исследованы. После контроля плотности поверхностных токов на границах раздела между элементами телескопа, молниеотвод был перепроектирован. Это оказалось необходимо, из-за возникающей емкостной связи, являющейся причиной нежелательных поверхностных токов, протекающих внутри конструкции.

Altair Feko Поверхностные токи и ближние поля во время непрямого удара молнии на модели радиотелескопа KAT-7, выполненной в масштабе (благодарность P.G. Wiid)
Поверхностные токи и ближние поля во время непрямого удара молнии на модели радиотелескопа KAT-7
Altair Feko Оригинальный (слева) альтернативный (справа) молниеотвод для радиотелескопа
Оригинальный (слева) альтернативный (справа) молниеотвод для радиотелескопа
Заключение

Altair Feko предоставляет отличные возможности для проведения моделирования в задачах электромагнитной совместимости и помехозащищенности. Особенностью Altair Feko являются реализованные в САПР специализированные подходы для вычисления очень больших значений коэффициента экранирования, а также современные методы моделирования кабелей. И это лишь малая часть. Целый набор численных методов, которые могут быть использованы совместно, а также подходы проведения высокопроизводительных вычислений, гарантируют, что даже электрически большие модели будут решены за приемлемое время

Altair Feko (подробнее) – система автоматизированного проектирования для проведения электродинамического моделирования. Объединение методов расчета в Altair Feko позволяет эффективно решать большое количество электродинамических и смежных задач: проектирование и позиционирование антенн, дифракция и рассеяние электромагнитных волн, нахождение эффективной площади рассеяния (ЭПР), задачи электромагнитной совместимости (ЭМС), импульсной радиотехники, оптики, высокоинтенсивного излучения, а также задачи радиационной безопасности.

Цены, лицензирование и предоставление временных лицензий Altair Feko

По вопросам предоставления временных лицензий на программные решений Altair Feko, тестирования и приобретения, пожалуйста, обращайтесь к специалистам компании ЭЛМ по телефонам +7(495) 005-51-45, +7 (495) 132-74-24 или по электронной почте info@elm-c.ru.

Актуальные цены Altair Feko доступны на нашем сайте в разделе КУПИТЬ