SIMULIA的飛機通訊系統設計

dpeppa發表於2021-09-24

隨著航空技術的不斷髮展，在飛機激增、空域密集、自主飛行等趨勢背景下，通訊系統設計變得更關鍵和更具挑戰性。從單天線設計、陣列天線設計到天線安裝效能分析、共址干擾分析、雷達探測，為了保證在複雜環境中設計和部署眾多的無線系統效能必然需要採用基於模擬的設計工作流程。在研發早期階段，實現方案模擬和虛擬驗證，儘早確立可能發生的干擾等問題，可以縮短產品設計時間，減少後期修復問題的成本和降低風險。

SIMULIA CST軟體功能介紹

CST工作室套裝是用於設計、模擬和最佳化電磁系統的完備工具，被世界各地優異的技術和工程公司所廣泛採用。軟體覆蓋整個電磁頻段，提供完備的時域和頻域全波電磁演算法和高頻演算法。其六面體網格技術，結合獨有的PBA和TST技術，對複雜的模型結構無需簡化即可快速精確的實現網格剖分。CST的多個工作室子軟體，整合在同一使用者介面內，為使用者提供完整的系統級和部件級的數值模擬最佳化。針對飛機通訊系統設計相關電磁模擬問題，CST的微波工作室、系統裝配模擬技術（SAM）、干擾分析（interference Task）等模組可實現系統的完整模擬工作流程。

案例1：天線安裝效能分析

空客320客艙內2.4GHz無線WiFi的天線模擬分析就是一個典型的天線安裝效能分析案例。機身長37米，近300個波長，內含168位乘客以及座椅、行李、舷窗、駕駛室等精細結構和大量色散有耗材料。超大電尺寸模型及複雜的結構、材料等問題給模擬帶來了巨大挑戰，CST採用三維全波電磁演算法–微波工作室時域求解器採用高效能平行計算對其進行了成功模擬。總網格28億，模擬硬體配置：四個計算節點，每節點288GB記憶體，7塊GPU加速卡（NvidiaQuadroK6000），InfiniBandQDR40Gbps。

案例2：共址干擾分析

該平臺是“全球鷹”的簡化版本，裝載裝有多個用於航空電子功能的天線。如導航，通訊等系統，覆蓋VHF、UHF、GPS、IFF或TACAN等不同的天線型別。無人機上有多部接收機和發射機，相互之間的電磁干擾，即收發信機干擾冗餘度需要控制在一定的電平以下。CST提供了專門用於此分析的工作流程，“Interference Task” 共址干擾分析工具。在無人機平臺上透過SAM工具裝配各種天線完成完整3D模擬，分析各子系統的耦合矩陣；根據頻帶、通道以及與發she器和接收器相關的屬性來定義RF系統規範；最後進行計算分析評估在帶內和帶外接收到的功率，評估可能的干擾。


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