Efter tio års forskning lanseras nu Efield, en svenskutvecklad simulator för stora elektromagnetiska problem. Företaget, med samma namn, är bara ett drygt halvår gammalt men har redan höga ambitioner.

- Med vårt program går det att ta fram virtuella prototyper för antenner och stora antennsystem. Vi vill ersätta mäthallarna – de där med en massa koner på väggarna – precis som simuleringsprogram för strömningsteknik ersatt vindtunnlarna för flygplan, säger företagets vd Harald Hermansson.

Verktyget är i första hand tänkt för konstruktion av antenner, stora som små. Det går att tillämpa på komplexa fasstyrda gruppantenner med tusentals antennelement liksom för mindre antenner för exempelvis mobiltelefoner. Men det är lika användbart för annan mikrovågsdesign, antenninstallationer och för EMI- och EMC-problem.

- Vi kan jobba med flera metoder i såväl tids- som frekvensdomänen, plus hybridvarianter av metoderna inom respektive domän. Det gör att vi kan lösa problem på olika sätt beroende på vilka frågor man är intresserad av att få svar på, och det tror vi är unikt, säger marknadschefen Bo Wästberg.

Indata till programmet är geometrisk information för antennen genom exempelvis en cad-ritning. Det finns gränssnitt mot marknadens stora cad-program, och även en inbyggd cad-funktion så att man ska kunna komplettera eller ändra ritningen när man vill undersöka vad en förändring ger för resultat. Användaren måste dock lägga till en del information, exempelvis om antennens material.

Utdata blir visualiseringar i 3D, såväl stillbilder som animeringar. Det går också att få ut antenndiagram, information om när- och fjärrfält och om elektriska och magnetiska ytströmmar.

Hur lång tid en simulering tar beror förstås på hur komplext problemet är. Men inte ens de svåraste problemen tar mer än 20 timmar att lösa, enligt företaget. Och då rör det sig om ekvationer med miljontals obekanta.

- Titta här – det här är vad som händer när blixten slår ner i ett Saab 2000-flygplan. Det är 6 miljarder obekanta och det är inga problem för oss att lösa, säger Bo Wästberg och sätter igång en animering på sin pc varpå röda, gula och blå fält tydligt visar hur laddningarna rör sig längs flygplanskroppen.

- Vi tror att om man kan göra en designiteration om dygnet så är det OK. Kan man slå på simuleringen när man går från jobbet och ha resultatet nästa morgon så upplevs det som snabbt, säger Harald Hermansson.

Den viktigaste hemligheten till hastigheten är parallelliserad programvara. Programmets kapacitet växer nästan linjärt med antalet processorer det körs på. Behövs mer fart är det bara att koppla in en pc till.

- Men en vanlig laptop räcker långt. Vi har till exempel simulerat två GPS-antenner på en satellit åt European Space Agency, det var 95 000 obekanta och det tog någon timme, säger Bo Wästberg.

En annan orsak till snabbheten är möjligheten att blanda finita elementmetoder med mer grovmaskiga geometrier. Det gör att man bara behöver ödsla datorkraft på de delar av geometrin som ställer till störst problem.

Parallelltänkandet kommer från Efields rötter. Bolaget är en avknoppning från ett kompetenscentrum på KTH kallat PSCI, Parallel and Scientific Computing, som syftar just till att utveckla metoder där parallelism utnyttjas för simulering.

- Vi övervägde att ta fram en asic för parallellismen, men kom fram till att det inte blir så stora tidsvinster. Bandbredden för minnena och i bussarna begränsar fördelarna. Och vi tror det blir kostnadseffektivare att använda standard-pc och standardmetoder för parallelliserad programvara, säger Harald Hermansson.

Att så många exempel är hämtade från flyg- och rymdindustrin beror delvis på att Saab var en drivande deltagare i PSCI. Saab har också varit en tidig kund, och är näst störste delägare i bolaget.

- Det vi har i vår kod är en förutsättning för smyg-flygplan, alltså flygplan som inte syns på radar, säger Harald Hermansson.  

Störste ägare är riskkapitalbolaget KTH Seed Capital. Även Ericsson har provkört verktyget i tidig fas, liksom flera bolag i bilindustrin där EMC-frågor står högt på dagordningen.

Hur Efield, som idag har fyra anställda, ska ta upp kampen på marknaden med mångdubbelt större konkurrenter som Ansoft och Agilent, är just nu bolagets största utmaning. Men både Harald Hermansson och Bo Wästberg är optimistiska.

- Jag har jobbat med antennkonstruktion på Ericsson Microwave i tio år, så jag vet att den här typen av verktyg behövs, säger Bo Wästberg.

- Vi kommer nog att visa upp oss på någon mässa under året – det är klart att vi vill expandera internationellt. Men den här nischen, ”computational electromagnetics” är den snabbast växande inom datorstött konstruktionsarbete, så jag är inte särskilt orolig, säger Harald Hermansson.