SIMULIA的飞机通信系统设计

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随着航空技术的不断发展，在飞机激增、空域密集、自主飞行等趋势背景下，通信系统设计变得更关键和更具挑战性。从单天线设计、阵列天线设计到天线安装性能分析、共址干扰分析、雷达探测，为了保证在复杂环境中设计和部署众多的无线系统性能必然需要采用基于仿真的设计工作流程。在研发早期阶段，实现方案模拟和虚拟验证，尽早确立可能发生的干扰等问题，可以缩短产品设计时间，减少后期修复问题的成本和降低风险。

SIMULIA CST软件功能介绍   

CST工作室套装是用于设计、仿真和优化电磁系统的完备工具，被世界各地优异的技术和工程公司所广泛采用。软件覆盖整个电磁频段，提供完备的时域和频域全波电磁算法和高频算法。其六面体网格技术，结合独有的PBA和TST技术，对复杂的模型结构无需简化即可快速精确的实现网格剖分。CST的多个工作室子软件，集成在同一用户界面内，为用户提供完整的系统级和部件级的数值仿真优化。针对飞机通信系统设计相关电磁仿真问题，CST的微波工作室、系统装配仿真技术（SAM）、干扰分析（interference Task）等模块可实现系统的完整仿真工作流程。

案例1：天线安装性能分析

空客320客舱内2.4GHz无线WiFi的天线仿真分析就是一个典型的天线安装性能分析案例。机身长37米，近300个波长，内含168位乘客以及座椅、行李、舷窗、驾驶室等精细结构和大量色散有耗材料。超大电尺寸模型及复杂的结构、材料等问题给仿真带来了巨大挑战，CST采用三维全波电磁算法–微波工作室时域求解器采用高性能并行计算对其进行了成功仿真。总网格28亿，仿真硬件配置：四个计算节点，每节点288GB内存，7块GPU加速卡（NvidiaQuadroK6000），InfiniBandQDR40Gbps。


该平台是“全球鹰”的简化版本，装载装有多个用于航空电子功能的天线。如导航，通讯等系统，覆盖VHF、UHF、GPS、IFF或TACAN等不同的天线类型。无人机上有多部接收机和发射机，相互之间的电磁干扰，即收发信机干扰冗余度需要控制在一定的电平以下。CST提供了专门用于此分析的工作流程，“Interference Task” 共址干扰分析工具。在无人机平台上通过SAM工具装配各种天线完成完整3D仿真，分析各子系统的耦合矩阵；根据频带、信道以及与发射器和接收器相关的属性来定义RF系统规范；最后进行计算分析评估在带内和带外接收到的功率，评估可能的干扰。