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応用例

XGtdが大型宇宙船のアンテナ利得を計算する方法

次の例は、XGtdがCADファイルから形状をインポートし、スペースシャトルの貨物室に設置された送信機の受信電力とファーゾーンのアンテナゲインパターンを計算できることを示しています。

シャトル・ジオメトリー

シャトルのジオメトリはDXFファイルからXGtdにインポートされた。XGtdでシャトルを回転させ、プロジェクトのy軸(緑)に沿ってジオメトリを整列させた。下図の青と読みの矢印は、それぞれz 軸とx軸を表して いる。

図1のシャトルモデルには当初、約13,000の面が含まれていました。XGtdプロジェクトは最大32,000面を含むことが可能ですが、CADファイルには一般的に過剰な詳細が含まれているため、結果の精度を大幅に向上させることなく計算時間を長くする可能性があります。

 

アンテナの定義

送信機は水平偏波の理想ダイポールアンテナを用いてモデル化した。アンテナパターンを確認するために、アンテナの利得の2Dカットプレーンと完全な3Dプロットを作成することができます。ダイポールのアンテナパターンは、アンテナのプロパティウィンドウ(図4またはXGtdのプロジェクトビューを参照)から見ることができます。

図6

図4

プロジェクトに送信点と受信点を配置する

アンテナと波形が決まれば、送信機と受信機をプロジェクトに追加することができる。図 5 に示すように、送信アンテナはシャトルベイの中央に設置した。シャトルとベイドアからのエネルギーの散乱を調べるために、円弧状の受信機と垂直面の受信機がプロジェクトに追加された。

プロジェクトビュー(図6)では、プロジェクト内の任意の送信ポイントまたは受信ポイントのアンテナパターンを表示できます。アンテナパターンを表示することで、アンテナがプロジェクトのジオメトリに対して望ましい方向に向いていることを視覚的に確認することができます。水平ダイポールは、ダイポールのヌルがシャトルの長さに合わせてカーゴベイに設置されました。

調査地域の定義とパラメータ

送信機と受信機のセットを作成した後、プロジェクト内のすべてのフィーチャ、送信機、および受信機を自動バウンディング調査領域に囲みました。シャトル付近の伝搬は、XGtdのフル3D伝搬モデルを使用してモデル化した。スタディエリアプロパティウィンドウでは、反射の最大数を2に、回折の最大数を3に設定した(図7)。

計算の実行と結果の表示

計算は2.66GHzのXeonプロセッサーで実行され、2時間弱で終了した。計算終了後、XGtdのプロジェクトビューに結果をプロットまたは表示することができます。図9は、シャトルと交差する垂直受信グリッドの受信電力の計算結果を示しています。予想通り、シャトルのボディと開いているベイドアが、シャトル下のエリアに到達するエネルギーのほとんどをブロックしています。


図9

図9

プロジェクト内の送信機と受信機の間の伝搬経路は、プロジェクトビューで直接見ることができます(図10.特定の受信点までの経路を調べることで、2点間の信号伝搬をすばやく理解することができます。図11は、送信機からレシーバの円弧上の点までの光線パスを示しています。光線には、視線、ベイドアの端からの回折、シャトル本体からの反射光線が含まれる。

計算されたファーゾーンアンテナ利得の結果は、XGtdのユーザーインターフェースから極座標グラフにプロットすることができます。図 12 では、XZ 平面におけるアンテナ利得が示されています。このプロットでは、θ = 0 がZ 軸に相当します。ファーゾーンパターンはz軸に沿って建設的干渉と破壊的干渉を示しています。シャドウ領域では利得が急速に減衰する。