背景与需求
航天系统的舱内电磁环境和电磁兼容问题,主要考察是航天器的相对封闭的区域内的电磁场分布,以及其中的各种敏感电子设备是否受到电磁干扰风险。典型的问题是通信设备的载荷对电磁场的辐射承受度分析,而电磁场则来源于内部RF单元的泄漏和外部天线产生的电磁场,后者透过航天局平台结构上的孔隙进到舱内来。
难点与挑战
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在低频区,舱内的区域尺寸大小可与波长相比拟,需要精确建模分析,全波算法一般能够处理的问题规模有限,而且计算速度慢,需要高效的全波加速方法;
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在高频区,高频算法不适用于舱内问题,而任何全波方法或全波加速方法在此由于规模问题也都失效,需要针对舱内高频电磁场问题的专用算法;
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不同的算法,需要在同一平台下集成,并且需要用户友好的人机接口和专业固化的流程。
我们的方案
方案的构成
ADF作为一个航天平台电磁设计平台,具有很多模块。针对航天舱内电磁兼容设计问题,可以选配ADF的单天线模块用于天线建模,天线布局的MoM/SFX算法模块用于低频舱内电磁计算,超大腔体理论(OCT)模块用于高频舱内电磁计算。OCT是IDS公司与ESA(欧洲太空署)联合开发并经过实际项目验证的专业模块,现在已经集成到ADF之中,成为一个完整的航天舱内电磁兼容设计工具链中最重要的一环。
方案的特点和优势
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利用综合函数展开(SFX)来增强矩量法(MoM)对分析低频问题的数值计算能力;
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针对高频问题的分析,则采用了全新的超大腔体理论(OCT)方法;
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采用OCT方法,采用自然分层的方法对平台和设备建立拓扑关系架构,建模简单,计算准确可靠;
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各种方法和流程都集成在一个统一平台ADF下面。
典型案例