XFdtdを使用したM-28航空機のアンテナ位置決め

この例は、XFdtdの幾何学的モデリングと電磁気計算機能が、大型車両のアンテナにどのように適用できるかを示しています。

エアフィールド・テクノロジー社は、通常とは異なる航空機に飛行検査システムのアンテナを設置するという課題に直面しました。飛行点検の任務では、航空機のアンテナ性能に厳しい要件が課せられますが、一般的な航空機でもこれを満たすのは難しい場合があります。エアフィールド・テクノロジー社は、ポーランド空軍に新しい飛行検査システムを供給していましたが、ポーランド空軍はMielec M-28航空機の使用を希望していました。この航空機を図1に示す。M-28のデュアル垂直スタビライザーは、飛行検査機としては珍しい構成であり、アンテナ性能への影響は未知数でした。

この課題に直面したAirfield Technology社は、数値電磁法およびその航空電子工学とアンテナシステム性能への応用に関する著名な専門家であるニューハンプシャー大学のKent Chamberlin教授に連絡を取りました。Chamberlin教授はAirfield Technology社にRemcomとXFdtd EMシミュレーションソフトウェアを紹介し、研究のコンサルタントを務めました。

XFdtdをこのプロジェクトに適用するには、まずM-28の部分的なCADファイルをソフトウェアにインポートし、CADファイルを修正して不足パーツを追加し、さまざまな位置にさまざまなアンテナを追加することから始めました。その後、XFdtdを使用して、航空機の表皮電流と2Dおよび3Dのアンテナパターンを計算しました。XFdtdの結果は、アンテナカバレッジの要件を満たす最適なアンテナの種類と位置の組み合わせを決定するために使用されました。

XFdtdでのM-28航空機モデルのインポートと編集

M-28の解析は、航空機メーカーから提供されたCADファイルから始まった。この CAD ファイルには，航空機のほとんどの形状が含まれていた．図 2 に，XFdtd のインポートウィンドウに表示された CAD ファイルを示します．M28のこの特定のCADモデルには、約150 MBのファイルに10,827個のオブジェクトが含まれています。インポート結果を図3に示します。

M28のジオメトリをXFdtdにインポートした後、提供されたCADファイルが完全な機体を表現していないことが明らかになりました。モデルには後部ハッチがなく、エンジンとプロペラもありませんでした。XFdtdのジオメトリプリミティブとブーリアン演算を使用して、航空機に不足しているコンポーネントを追加しました。

、、、、ーXFdtdジオメトリカルモデラーをーXFdtdはーXFdtdをーXFdtdのー図面に基づいてーに基づいてーに基づいてーエンジンのーCADモデル作成。まず、単一のエンジンモデルを作成し、SATフォーマットのCADファイルとして保存しました。SAT形式のエンジンモデルは、XFdtdにインポートすることができます。エンジンのジオメトリは2回インポートされ、各翼に配置された。また、タイヤをゴムに近い非導電性の誘電体に変更した。このプロセスを図2-5に示す。、、、、、、、ーこれでーあとはーあとはーあとはーあとはーあとはーあとはーあとはーこのーこのーこのーエーーーー

XFdtdによるM-28航空機のアンテナ性能計算

Once the aircraft model was ready, the M-28 analysis continued with placement of antennas on the aircraft.ータオルバーとータオルバーとータオルバー（ータオルバーとータオルバーのータオルバーのータオルバーのータオルバーのーフループアンテナはー。ー航空機のー機体側面にーベントダイポールアンテナは航空機の中心線上に設置されている。

The initial phase of the analysis involved placing these antennas at various locations on the aircraft and calculating the far zone 2D and 3D antenna patterns.これらの計算結果から、アンテナの種類と位置の候補が選ばれました。Then for these candidate positions XFdtd was used to investigate position sensitivity and frequency sensitivity in order to determine how robust the candidate design would be in the field.航空機、特に大型垂直安定板とアンテナ放射との相互作用を示すため、航空機の表皮電流も計算され、表示されました。

航空機エンジンと同様に、XFdtdジオメトリモデラーを使用してハーフループとベントダイポールアンテナのジオメトリを生成しました。これらをCADファイルにエクスポートし、XFdtdの航空機モデルにインポートして配置し、計算を行いました。

ベースライン比較として、C-130航空機についていくつかの計算を行った。この航空機は垂直安定板が1枚であり、所望の全方位方位パターンを得るのに困難はない。M-28と同様、C-130のCADモデルを入手し、XFdtdにインポートした。垂直安定板上にハーフループ・アンテナを配置し、XFdtdを用いて方位角平面アンテナ放射パターンを計算した。図6にアンテナ面内の電界を示す。

図7はC-130航空機の表皮電流を示している。

図8は方位角面の放射パターンを示している。飛行検査業務で最も重要なPhi（水平）偏波が非常に均一にカバーされていることに注目してください。

次に、M-28航空機の研究からいくつかの結果を抜粋して示す。最初の構成は、M-28航空機の後部胴体に設置された一対の平衡ループアンテナである。このアンテナ構成の方位角平面放射パターンと航空機の表皮電流を示します。アンテナ利得の変動、特に前方方向の変動により、性能は許容できるものではありません。

バランス・ループ・アンテナの位置は他にもいくつか試されたが、アジマス面全体で許容できる放射パターンを得られるものはなかった。ミッドシップの位置も試したが、やはり前方方向の利得が著しく低下した。

この構成の方位角平面パターンは前方を十分にカバーするが、許容できないヌルが残る。

垂直安定板上など、他のバランスループアンテナの位置も試したが、均一な方位角平面パターンは得られなかった。次に、曲げダイポールアンテナを胴体上部に設置した。このアンテナは前方へのカバレージは優れているが、側方と後方へのカバレージは悪い。

方位角平面アンテナパターンプロットに加えて、XFdtdは3Dパターンも提供しました。これらにより、様々なアンテナからの放射をより一般的に見ることができました。

この研究のためにXFdtd社から提供された多くの結果のうち、ここに示すのはほんの一部ですが、最終的な解決策を示すには十分です。Airfield Technology社は、ベントダイポールアンテナと後部胴体バランスループアンテナの両方をスイッチ構成で設置しました。ベントダイポールは、航空機が航空航法システムに向かって飛行しているときに使用し、バランスループは、航空機が航空航法システムの周りを円を描くように飛行するアウトバウンドパターンおよび軌道飛行パターンに使用する。エアフィールド・テクノロジーは、飛行検査システムのコンピューターが飛行パターンのタイプに適したアンテナを自動的に選択するように、空中装置を設定した。

XFdtdのおかげで、航空機に実際のアンテナを取り付ける前に、アンテナの性能に関する潜在的な問題を特定し、解決することができ、最終的に顧客の時間とコストを大幅に削減することができました。