דף הבית מדעי הטבע פיזיקה מסמלצים את תופעת ה- Crosstalk של אנטנות במטוס!
מסמלצים את תופעת ה- Crosstalk של אנטנות במטוס!
מעיין סבן 05/05/15 |  צפיות: 6302

בעולם בו מערכות התקשורת בכלי טיס הופכות מורכבות יותר ויותר, לעיתים קרובות ניתן למצוא מספר אנטנות הממוקמות באותו המטוס.
הדבר יוצר תופעה הנקראת "ערב דיבור", Crosstalk באנגלית, הפרעה באותות אשר זולגים מקו אחד למשנהו, דבר שעלול להפריע לתפקוד של כלי הטיס.
במודל אשר יוצג בפירוט במאמר זה, נראה כיצד לבנות בתוכנת COMSOL Multiphysics 5.1 סימולציה של ההתערבות בין שתי אנטנות זהות - אחת משדרת והשניה מקבלת - במרכב של מטוס, במטרה לנתח את ההשפעה של תופעת ה- Crosstalk.

תעופה יעילה

לאנטנות יש תפקיד משמעותי בעולם התעופה. הטייסים מסתמכים עליהן במטרה להבטיח כי כלי הטיס שומר על הפוזיציה ועל היישור הבטוחים והנכונים. הדבר חשוב ביותר במיוחד במצבים בהם הראות לקויה, כמו בלילה ובתנאי מזג אוויר לא נוחים. על כן, כדי להבטיח טיסה בטוחה, אנטנות אלו מוכרחות להיות בעלות אמינות גבוהה.

מיקומן של מספר אנטנות במרכב בודד של מטוס עשוי להיות בעייתי, שכן עלולה להתרחש התופעה של "Crosstalk" - "ערב דיבור". תופעה זו מתרחשת כאשר אותות אלקטרומגנטיים מאנטנה אחת מתערבבים עם האותות של אנטנה אחרת ויוצרים הפרעות. כאשר הפרעה מתרחשת בין אנטנה משדרת המשדרת לאנטנות על הקרקע ולמתקנים קולטים המקבלים אותות מאנטנות על הקרקע, הדבר עלול להשפיע על התפקוד של כל כלי הטיס.

ע"י סימולציה של Crosstalk אנטנות במרכב של מטוס, ניתן לקבוע היכן למקם את האנטנות המשדרות והמקבלות בכדי להבטיח תקשורת יעילה ובטוחה. לצורך כך, בואו נעיף מבט על מדריך חדש אשר שוחרר עם COMSOL Multiphysics גרסא 5.1.

סימלוץ Crosstalk במרכב של מטוס

מודל המטוס עשוי מגוף מתכתי ושתי אנטנות, בחלק העליון של המרכב ובחלק התחתון. השטחים העשויים מתכת ממודלים עם מוליך חשמלי מושלם (PEC - PERFECT ELECTRIC CONDUCTOR). את המטוס מקיף מרחב כדורי של אוויר, אשר סגור ע"י שכבות תואמות מושלמות (PMLs - PERFECTLY MATCHED LAYERS), אשר מחקות מקום פנוי אינסופי. ה- PMLs מבטיחות כי אין כלל השתקפות מהגבול של המרחב האווירי.

האנטנות עשויות מרצועות מתכת בבלוק דיאלקטרי. הן הוקטנו עם תכנון של קו מעוקל, אשר מקטין את העכבה החשמלית הנכנסת שלהן שתהיה נמוכה מהעכבה החשמלית המיוחסת של 50 אוהם. טכניקת עיצוב אנטנת מוט יחיד מתקפלת על מישור קרקע גדול משמשת להתאמת עכבה חשמלית נמוכה התחלתית.

בסימלוץ האנטנות מוקם גם lumped port ברווח שבין הקו המעוקל ומרכב המטוס. פרמטרים S חושבו מה- lumped ports הללו כדי להראות את התכונות התואמות של האנטנות כמו גם את רמת ההפרעה שלהן האחת עם השניה כאשר ממוקמות בקונפיגורציות שונות.

הסימולציה מציגה אזורים מוצלים ומוארים של מרכב המטוס. אזורים מוצלים הם תחומים בהם מבנה המטוס, כמו הכנפיים, הסנפירים, והמדפים, מעכבים את יכולת השידור של האנטנה המשדרת. מהצד השני, החלקים המוארים אינם מופרעים ע"י אף ציוד. המשמעות היא שהאזורים המוצלים הינם מיקום טוב יותר לאנטנה הקולטת, כיוון שתהיה פחות הפרעה מהאנטנה המשדרת, בעוד שהאזורים המוארים פחות אידיאליים. האיורים הבאים מציגים את עוצמת השדה החשמלי של האנטנה המשדרת ואת ההשפעה שלה על האנטנה הקולטת בשלוש תצורות שונות.

הנוכחות של אזורים מוארים ומוצלים עוזרת בקביעת המיקום הטוב ביותר של האנטנות במרכב המטוס. בסט חלופי של תמונות, המוצגות מטה, התנהגות השדה החשמלי מוצגת על סקלאת הדציבלים כאשר האנטנה הקולטת נבחנת בשלושה מיקומים שונים החל באחורי ועד לקדמת מרכב המטוס. מתמונות אלו אנו יכולים להסיק שהאזורים המוצלים הם הכי טובים כאשר האנטנה ממוקמת בצד האחורי של המטוס. עובדה זו מאושרת כאשר משווים את שלושת פרמטרי ה- S המחושבים בשלושת הקונפיגורציות השונות הללו.

ע"י מידול של Crosstalk אנטנות עם COMSOL Multiphysics גרסא 5.1 ומודול RF, באפשרותכם לבצע אופטימיזציה למיקום של האנטנות על מרכב המטוס לטובת תכנון כללי מעולה המבטיח טיסה בטוחה.


דירוג המאמר:

תגיות של המאמר:

 מעיין סבן

מעיין סבן

נומריקל בע"מ

הדרכות מקצועיות בבניית סימולציות אמינות

שירותי סימולציה מתקדמים

סדנאות ללא עלות להרשמה קלה ומידית

עשרות סיפורי משתמשים מעניינים וחשובים לעיונכם



 


מאמרים נוספים מאת מעיין סבן
 
אופטימיזציה עם יישומי סימולציה לטכניקות הדפסה תלת-מימדית
לקיחת קונספט של טכנולוגיה חדשה משלב המחקר הראשוני ועד לפתרון המתאים לשימוש תעשייתי, מצריכה בדיקות קפדניות וולידציות. הדפסה תלת מימדית לדוגמא, הופיעה לראשונה בשנות ה- 80 המוקדמות עם רמת מוכנות טכנולוגית (Technology Readiness Level - שיטת מדידה של רמה טכנולוגית לשימוש תעשייתי אשר הוצעה ע"י NASA בשנות ה- 70) של TRL 1, וזה לקח מספר עשורים עד שהשיטה נודעה בשווקים התעשייתיים כשיטת ייצור חדשה ומדהימה שמתעתדת לשנות את העולם.

מסמלצים את תופעת ה- Crosstalk של אנטנות במטוס!
05/05/15 | פיזיקה
בעולם בו מערכות התקשורת בכלי טיס הופכות מורכבות יותר ויותר, לעיתים קרובות ניתן למצוא מספר אנטנות הממוקמות באותו המטוס. הדבר יוצר תופעה הנקראת "ערב דיבור", Crosstalk באנגלית, הפרעה באותות אשר זולגים מקו אחד למשנהו, דבר שעלול להפריע לתפקוד של כלי הטיס. במודל אשר יוצג בפירוט במאמר זה, נראה כיצד לבנות בתוכנת COMSOL Multiphysics 5.1 סימולציה של ההתערבות בין שתי אנטנות זהות - אחת משדרת והשניה מקבלת - במרכב של מטוס, במטרה לנתח את ההשפעה של תופעת ה- Crosstalk.

טכניקות בידוד תרמי חדשניות מביאות חיסונים למדינות העולם המתפתח
תוכנית Global Good של חברת Intellectual Ventures האמריקאית עבדה על טכנולוגיה חדשה בכדי להביא חיסונים לכל פינה בעולם. מתקן אחסון החיסונים הפאסיבי משתמש רק בגוש בודד של קרח ולא זקוק לחשמל ממקור חיצוני בכדי לאחסן תרופות בטמפרטורות נמוכות לתקופה של חודש שלם.

נאבקים בקורוזיה במתקני אחסון של פסולת גרעינית בעזרת סימולציה מולטיפיזיקלית מתקדמת
27/04/15 | מדע וטבע
קורוזיה היא האויב חסר הרחמים של המתכת, והמאבק עימה פשוט לא יכול להיגמר כאשר מעורבים תופי פלדה עמוסים בפסולת גרעינית. זהו המצב באיטליה, בה הופסק הייצור המקומי של אנרגיה אטומית, ועדיין קיים הצורך באחסון בטוח של פסולת רדיואקטיבית ברמה נמוכה המיוצר כתוצר לוואי של ייצור חשמל, ופעולות של מחקר, רפואה ותעשייה. Sogin S.p.A הינה החברה האיטלקית בבעלות הממשלה האחראית על הוצאה מכלל שימוש של אתרים גרעיניים באיטליה ועל הניהול של פסולת רדיואקטיבית.

CAE - Computer-Aided Engineering: הנדסה בעזרת מחשב
29/03/15 | תוכנה
הנדסה בעזרת מחשב, או הנדסה מבוססת מחשב, הינה השימוש הנרחב בתוכנת מחשב במטרה לסייע במשימות ניתוח הנדסיות. הנושא כולל את התחומים אנליזת אלמנטים סופיים - FEA Finite Element Analysis, דינמיקה חישובית של זורמים - CFD Computational Fluid Dynamics, דינמיקה של גופים מרובים Multibody Dynamics, ואופטימיזציה.

הנדסה ביו רפואית - מהי ולמה היא כל כך חשובה ומשמעותית לחיים של כולנו
הנדסה ביו רפואית הינה תחום רחב ידיים המאגד בתוכו דיסציפלינות רבות כגון פיזיקה, ביולוגיה, מתמטיקה, אלקטרוניקה, הנדסה ועוד. מטרתה העיקרית של הנדסה ביו רפואית יצירת פתרונות לבעיות רבות מתחום הרפואה, בעזרת תכנון ופיתוח של מכשור רפואי, ומחקר של תופעות וסוגיות מהרפואה וממדעי החיים, לרווחתו ולתועלתו של המין האנושי.

ניסוי וטעייה בפיתוח מוצרים - מתומאס אדיסון ועד לזמנים המודרניים של היום
כולנו מכירים את תומאס אדיסון, הממציא האמריקאי הדגול שחי במחצית השניה של המאה ה- 19 ובשליש הראשון של המאה ה- 20. אדיסון נחשב באותו זמן לממציא הגדול ביותר בעולם והביא לקהל הרחב מספר רב מאוד של המצאות, פטנטים ושכלולים, המוכרים שבהם נורת הליבון החשמלית, הטלגרף ועוד המצאות רבות, חלקן שכלולים של המצאות קיימות, ושיא ברישום פטנטים של מעל לאלף הרשומים על שמו.

מרעיון ועד לשיווק: סימולציה מצמצמת את אי הוודאות בחדשנות מוצר
בתעשיית האלקטרוניקה של ימינו, חדשנות היא דבר הכרחי לטובת השגת צמיחה, כאשר זמן קצר בין שלב הרעיון על המוצר ועד להגעה לשלב שיווק המוצר בשוק - זהו המפתח להשגת ערך מקסימאלי. הטיעון כי הישגים עצומים אפשריים ע"י שיפור תהליכי קבלת ההחלטות בשלב מוקדם של המו"פ, ללא ספק נשמע ע"י רבים.

CAD - תכנון וייצור בעזרת מחשב – הטכנולוגיה מאחורי השיטה - כתבה חמישית בסדרה
26/03/15 | תוכנה
בארבע כתבות הספקנו להכיר את שיטת התכנון והייצור בעזרת מחשב, למדנו מי עושה בה שימוש ואילו שימושים נרחבים קיימים בעזרתה. בכתבה האחרונה בסדרה נבין מהי הטכנולוגיה העומדת מאחורי השיטה.

CAD - תכנון וייצור בעזרת מחשב - סוגים שונים של תוכנות - כתבה רביעית בסדרה
26/03/15 | תוכנה
בשלושת הכתבות הקודמות למדנו מהי טכנולוגיית תכנון וייצור בעזרת מחשב, סקרנו את המשתמשים בשיטה ומהם השימושים הרבים שנעשים בה ברחבי העולם. בכתבה רביעית זו נצלול יותר פנימה ונציג את סוגי ה- CAD הקיימים ומי עשוי למצוא שימוש בכל אחד מהם.
     
 
שיווק באינטרנט על ידי WSI