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[解析事例] 無人宇宙探査機との長距離通信(EM)

ソルバー
EM
解析対象
航空機 / アンテナ

アンテナの放射パターンと、リフレクタによる反射を予測

地表から遠く離れた宇宙空間を航行する探査機には、地表にデータを送信するために、ホーンアンテナ等の一次放射器と大型のパラボラリフレクタが備え付けられています。アンテナから照射された電波をリフレクタで集約して、地表に向けて照射します。本事例で取り上げるのは、この探査機からの電波送信です。


概要

宇宙探査機からデータを地表に正確に送り届けるには、アンテナとリフレクタを所望の特性を持つように設計する必要があります。そのためには、電磁界シミュレーションを活用して、アンテナ形状による放射パターンの違いを予測することが有効です。
ここでは、一次放射器であるホーンアンテナをモーメント法で、その電波のリフレクタでの反射を PO(Physical Optics)で解析した事例を紹介します。

モーメント法によるホーンアンテナ形状の最適化

3 [GHz] の波長 λ を基準単位としてホーンアンテナモデルの形状比を様々に変化させて、モーメント法で放射パターンや利得などを計算しました。試作モデルの解析結果を比較することで、アンテナ設計に活かすことができます。

ホーンアンテナ形状比の検討 ホーンアンテナ形状比の検討

最適化された形状における利得(3 [GHz]) 最適化された形状における利得(3 [GHz])

最適化された形状における周波数特性 最適化された形状における周波数特性

PO(Physical Optics)によるリフレクタでの反射の解析

PO とは、主に 1 [GHz] を超える高い帯域の電磁波の散乱を高速に解く手法です。EMC Studio のソルバー EM では、モーメント法だけでなく、PO を使用することもできます。
上記のホーンアンテナから照射された電波のリフレクタによる反射を PO で高速に計算しました。
POを用いることで、パラボラアンテナの利得の周波数特性を予測することも可能です。

パラボラリフレクタ上の電流分布 パラボラリフレクタ上の電流分布

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解析事例

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