About / Advertise
Svensk simulator skräddarsyr antennen
Efields teknik har sitt ursprung i ett stort forskningsprojekt på KTH och Uppsala universitet, med industripartnerna Ericsson och Saab. Ericsson ville ha bättre simuleringsmetoder för antennkonstruktion medan Saab var mest intresserat av radarmålarean för att utveckla produkter som inte syns på radarn. 
– Båda problem kräver att man kan göra väldigt stora elektromagnetiska simuleringar och samma programvara kan användas i båda fallen. Vi utvecklade parallelliserad programvara för att kunna hantera, analysera och dra rätt slutsatser ur den enorma datamängden, säger Harald Hermansson, vd på Efield som var med och grundade företaget 2006.I fjol visade företaget – tillsammans med Ericsson och mjukvaruföretaget Enginsoft Nordic – upp hur den egna programvaran i kombination med automatisk optimering kan användas vid konstruktion av en mobilantenn.
Tanken var att ta fram bästa antennkonstruktion för en mobiltelefon som ska hantera hög-re datahastigheter och utnyttja flera vägar för kommunikationen mellan basstationen och terminalen, så kallad multipath. Utgångspunkten var att på en begränsad yta (mobilen) ha två antenner som ligger så långt ifrån varandra som det går. Optimeringsproblemet som sattes upp var att hitta den design som ger största möjliga genomsnittliga effektivitet och lägsta möjliga korrelation mellan antennerna på minsta möjliga yta.
| Efield 6.0 Tre väsentliga nyheter i den senaste versionen av Efields simulator för elektromagnetiska fält: • MDMM, Multi-Domain Multi-Method, som innebär att man kan dela upp beräkningsområdet och använda mer eller mindre detaljerade lösningsmetoder i olika delområden för att i slutet sätta samman resultatet till en helhet. Metoden gör dels att beräkningen blir mycket snabbare, dels att det går att ta fram en helhetslösning i fall som tidigare enbart kunnat beräknas i delar. • Finita elementmetoder för frekvensdomänen, gör att man kan beräkna noggrannare på en del av en konstruktion. Nytt är att metoden kan kopplas in i MDMM. • Sfärisk vågekvation, som förenklar, snabbar upp och möjliggör beräkningar. Traditionellt har man exempelvis tvingats göra en detaljerad beräkning av en liten antenn på ett stort flygplan. Nu går det att ersätta antennen med en enklare karaktäristik, en punktformig excitation. |
– Men det visade sig vara ett jättesvårt problem. Det blev uppenbart att de olika målsättningarna var i konflikt med varandra, vilket man inte visste tidigare.
Slutsatsen var att låg korrelation och hög verkningsgrad står emot varandra och att det inte finns någon uppenbar optimal lösning på designproblemet.
– Utan automatisk optimering hade man aldrig lärt sig detta. Det går helt enkelt inte att testa hundratals konstruktioner i verkligheten. Däremot går det att göra tusentals simuleringar på bara några dagar.
Men även om Efields simulator fungerar väl till mobilantenner så är storskalighet dess största styrka.
– Vi klarar stora flygplan med flera antenner och stora arrayantenner. Det är vår profil.
I radarsammanhang, men även inom mobil kommunikation, är det viktigt att veta hur en antenn reflekterar signaler. Ett mått på det är radarmålarean, som Efields programvara kan beräka.
Kompetensen inom radarområdet är också en av anledningarna till att ESI har visat intresse för Efield.
– Bilradar har blivit ett allt viktigare område. Vi har metoderna som behövs för att man ska lyckas där. Det är något ESI bara klarat delvis tidigare, säger Harald Hermansson.
ESI fokus på fordon öppnar en arsenal av nya möjligheter för den svenska tekniken. Konvojkörning samt säkerhetskritiska system för att undvika krock med fotgängare och andra föremål är två exempel på tillämpningar där radarn är central.
– De är väldigt avancerat att simulera detta. Ju högre frekvenser, desto mer data ska hanteras. Problemets svårighetsgrad beror av hur stort föremålet är mätt i antal våglängder.
Ett annat område som öppnar sig för Efield är elektromagnetisk simulering av hela kabelnätverk i bilar.
– Tidigare har vi kunnat simulera enstaka kablar i bilar. Nu får vi tillgång till modeller av kabelnätverket i bilar samt modeller av kabelbuntarnas tvärsnitt, som kan vara väldigt komplicerade.
Det franska företagets idé är att ha bästa möjliga simulatorlösning för alla fysikområden av intresse i en och samma miljö. När man konstruerar ett fordon vill man exempelvis kunna simulera fysikområden som kylningen, luftmotstånd, hållfasthet, vibration och buller.
– En bil är väldigt typisk. Det är oerhört många beräkningar som måste göras under konstruktionsfasen men modellen är fast eftersom det är ett objekt man tittar på. Det går att spara mycket ingenjörstid genom att använda en grundmodell. Vårt verktyg blir nu en modul i ESI infrastruktur, säger Harald Hermansson.
Ingångsbilden (i ingressen) visar hur Efields simulator delar upp fältet i små enheter för att sedan beräkna det i substratet, antennen och luften.
