レドーム設計

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説明

レドーム (レーダーとドームの名前の収縮) は、マイクロ波またはレーダー アンテナを保護する構造上の耐候性エンクロージャです。レドームは、アンテナによって送受信される電磁信号の減衰を最小限に抑える素材で構成されています。つまり、レーダーや電波に対して透過的です。レドームは、環境 (風、雨、氷、砂、紫外線など) からアンテナの表面を保護したり、アンテナの電子機器を公共の視界から隠したりします。また、近くにいる人員が、高速で回転するアンテナに誤って打たれるのを防ぎます。この研究では、ヘリカル アンテナがレドームで覆われています。この例では、レドーム、アンテナ、グランド、SMA コネクタを含む構造全体を解析します。

図 1 -レドームで覆われたヘリカル アンテナ モデル

シミュレーション

アンテナ シミュレーションは、細かい周波数ステップを使用し、2 GHz から 3 GHz までの周波数の間隔を考慮します。アンテナの寸法は、2.45 GHz で適切に動作するように調整されています。

部材と材料

アンテナは、emworks にあるヘリックス アンテナの例の仕様に従って構築されています (当社のサイトでも入手可能)。その上にレドームを構築するだけです。これは、Solidworks 機能の「ドーム」を使用して簡単に追加できます。

負荷/制約

放射境界はヘリックスアンテナの例と同じです。ドームにはデュロイド 5880 素材が割り当てられています。

結果

さまざまな 3D および 2D プロットを活用できます。アンテナのシミュレーションを扱っているので、放射パターンをプロットするのは直感的な作業のように思えます。次の図は、検討中のアンテナの 2.45 GHz での放射パターンを示しています。

図 2 -アンテナの 3D 放射パターン

このプロットは、2.45 GHz でレドームによって覆われたアンテナの遠方界放射を示しています。シータ角とファイ角のステップを減らすことで精度を上げることができます。

図 3 - 2.45 GHz でのアンテナのダイポールの 3D 近接場分布 (Iso (左) および Section (右) クリッピング)

この図は、アンテナの 3D 近接場放射を示しています。レドームが所望の周波数で優れた性能を発揮し、電界を通過させることがわかります。図 3 は、HFWorks の Iso Clipping 機能を使用して発見されました。セクション クリッピングを使用して、構造の内部で何が起こっているかを確認することもできます。次の図では、アンテナのポートでの反射係数の変化を示しています。

図 3 -アンテナのポートでの反射係数の変化