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Ejemplos de aplicación

Cómo calcula XGtd la ganancia de antena en una gran nave espacial

El siguiente ejemplo muestra las capacidades de XGtd para importar geometría desde archivos CAD y calcular la potencia recibida y los patrones de ganancia de antena en la zona lejana para un transmisor situado en la bahía de carga del transbordador espacial.

Geometría del transbordador

La geometría de la lanzadera se importó a XGtd desde un archivo DXF. La lanzadera se giró en XGtd para alinear la geometría a lo largo del eje y del proyecto (verde). Las flechas azul y de lectura en la figura inferior representan los ejes z y x , respectivamente.

El modelo de lanzadera de la figura 1 contenía inicialmente unas 13.000 caras. Aunque los proyectos XGtd son capaces de contener hasta 32.000 caras, los archivos CAD suelen contener detalles excesivos que pueden prolongar los tiempos de cálculo sin mejorar significativamente la precisión de los resultados.

 

Definición de antena

El transmisor se modeló utilizando una antena dipolo ideal de polarización horizontal. Para verificar los diagramas de antena, se pueden crear planos de corte 2D y gráficos 3D completos de la ganancia de la antena. El diagrama de antena del dipolo puede verse desde la ventana de propiedades de la antena (ver Figura 4 o en la vista de proyecto de XGtd).

Figura 6

Figura 4

Colocación de puntos emisores y receptores en el proyecto

Con una antena y una forma de onda definidas, se pueden añadir al proyecto el transmisor y los receptores. La antena transmisora se colocó en el centro de la bahía de la lanzadera, como se muestra en la figura 5. Se añadieron al proyecto un arco de receptores y una superficie vertical de receptores para investigar la dispersión de energía de la lanzadera y las puertas de la bahía.

El diagrama de antena de cualquier punto transmisor o receptor del proyecto puede visualizarse en la vista Proyecto (Figura 6). La visualización de los diagramas de antena proporciona información visual que garantiza que las antenas están orientadas en la dirección deseada en relación con la geometría del proyecto. El dipolo horizontal se orientó en la bahía de carga con los nulos del dipolo alineados con la longitud de la lanzadera.

Definición y parámetros de la zona de estudio

Tras crear los conjuntos de transmisores y receptores, todos los elementos, transmisores y receptores del proyecto se incluyeron en un área de estudio de delimitación automática. La propagación cerca de la lanzadera se modeló utilizando el modelo de propagación 3D completo de XGtd. El número máximo de reflexiones se fijó en 2 y el número máximo de difracciones en 3 en la ventana Study Area Properties (Figura 7).

Ejecución del cálculo y visualización de los resultados

El cálculo se ejecutó con un procesador Xeon de 2,66 GHz y finalizó en poco menos de 2 horas. Una vez finalizado el cálculo, los resultados pueden representarse gráficamente o visualizarse en la vista de proyecto de XGtd. La figura 9 muestra la potencia recibida calculada para la rejilla vertical del receptor que interseca la lanzadera. Como era de esperar, el cuerpo de la lanzadera y las puertas abiertas de la bahía bloquean la mayor parte de la energía que llega a la zona por debajo de la lanzadera.


Figura 9

Figura 9

Las trayectorias de propagación entre el transmisor y los receptores del proyecto pueden visualizarse directamente en la vista del proyecto (Figura 10. Trayectorias de propagación). El examen de las trayectorias hasta un punto determinado del receptor proporciona a los usuarios un método rápido para comprender la propagación de la señal entre dos puntos. La figura 11 muestra las trayectorias de los rayos desde el transmisor hasta un punto del arco de receptores. Los rayos incluyen una línea de visión, difracciones desde el borde de las puertas de la bahía y rayos que se reflejan en el cuerpo de la lanzadera.

Los resultados calculados de ganancia de antena en la zona lejana pueden representarse en gráficos polares desde la interfaz de usuario de XGtd. En la Figura 12 se muestra la ganancia de la antena en el plano XZ. En este gráfico, theta = 0 corresponde al eje z. El diagrama de la zona lejana muestra interferencias constructivas y destructivas a lo largo del eje z. La ganancia se atenúa rápidamente en la región de sombra.