top of page
Artboard 4.png

הערכת כיווניות מערכי אנטנות

מציגים: מיכאל פירגר ויהושע מורדחייב

מנחה: פרופ' חיים מצנר

להסבר מוקלט

מבוא

כאשר רוצים לתכנן מערך אנטנות המכיל מספר רב של אלמנטים משדרים, יש צורך לחשב תחילה את כיווניות המערך באמצעות תוכנה, כאשר האינטרס שלנו שחישוב זה יתבצע בצורה היעילה ביותר, המהירה ביותר וייתן את התוצאה המדויקת ביותר עם מינימום שגיאות.
ישנן מספר שיטות כיום להערכת הכיווניות של מערך אנטנות, בין אם זה סימולציות או הערכה מקורבת מבוססת AF, פרויקט זה מציע אלטרנטיבה לשיטות אלה על גבי ממשק ידידותי למשתמש מבוסס MATLAB.

מטרת הפרויקט

נכון להיום, השיטה המקובלת להערכת כיווניות של מערכי אנטנות מבוססת על קירוב באמצעות AF ומביאה לשגיאה של כמה dB ועל כן היא אינה יעילה.

המטרה העיקרית של הפרויקט היא להציע פלטפורמה מבוססת MATLAB להערכת כיווניות של מערך אנטנות על פי הגדרה, אשר מחשבת את הכיווניות בדיוק מרבי יחסית לסימולציה ובמינימום זמן, ומציגה את הכיווניות המקסימלית ואת חתכי עקום הקרינה של המערך.

מטרת הפרויקט.png

שלבי עבודה

תמונה1.png

סימולציה של אלמנט בודד – תכנון וסימולציה של אנטנת אלמנט בודד הנדרשת לתדר 2.45GHz באמצעות תוכנת CST.

אופטימיזציה גאומטרית – אופטימיזציה ממוחשבת לגאומטריית האנטנה לקבלת ממדים מדויקים יותר שמאפשרים תיאום של האנטנה לתדר הרצוי.

תכנון וסימולציות למערכי אנטנות – סימולציה של מערכי אנטנות בגדלים 2X3,3X4,4X4,5X5,10X10

כתיבת קוד MATLAB – המשלב בתוכו פונקציות לחישוב כיווניות מקסימלית ע"פ הגדרה, הצגת חתכי עקום הקרינה בהתאם לפרמטרים הנקלטים.

GUI – עיצוב ופיתוח ממשק למשתמש מבוסס MATLAB המכיל את הקוד שכתבנו.

השוואה בין התוצאות והסקת מסקנות – השוואת זמני וערכי חישוב בין הפלטפורמות והשיטות.
 

רכיבי המערכת

תמונה2.png

ממשק המשתמש שיצרנו מקבל את הפרמטרים הבאים:

1. מספר אלמנטים במישור H

2. מספר אלמנטים במישור E

3. מרחק בין אלמנטים במישור H (ביחס לאורך הגל)

4. מרחק בין אלמנטים במישור E (ביחס לאורך הגל)

5. רוחב אלומה של אלמנט בודד במישור H

6. רוחב אלומה של אלמנט בודד במישור E

7. טווח תצוגת האמפליטודה של חתכי עקומי הקרינה

(E-Plain)

(H-Plain)

הממשק מכיל את הלחצנים הבאים:

8. לחצן לחישוב הכיווניות המקסימלית

9. לחצן ליצירת חתכי עקומי הקרינה

הממשק מכיל את הלחצנים הבאים:

10. ערך הכיווניות המקסימלית של המערך

11. חתכי עקומי הקרינה במישור H ו- E ורוחב אלומה ראשית של המערך

תוצאות

Proposed

תמונה3.jpg

CST

תמונה4.jpg

השוואת זמני חישוב וסימולציות

תמונה5.png

השוואת ערכי חישוב וסימולציות

תמונה6.png

דיון ומסקנות

מבחינת זמני החישוב, ניכרת ההבחנה בהפרשי הזמנים ובמגמתם. במערך בגודל 5X5 זמן החישוב בתוכנת CST  ערך 37 דקות, בחישוב מערך בגודל 10X10  החישוב ערך 4.5 שעות, לעומת 2.1 שניות שנדרשו לתוכנה שלנו.

מבחינת ערכי החישוב, מבין כל המערכים שהשווינו, שגיאת החישוב קטנה מ-dB0.33 לעומת השיטה המקובלת כיום שבה ניתן להגיע לשגיאת חישוב של מספר dB.

לסיכום, התוכנה לחישוב כיווניות של מערכי אנטנות שבנינו מהווה פלטפורמה יעילה יותר הן מבחינת זמני החישוב והן מבחינת דיוק החישוב ביחס לסימולציות ב-CST  בהשוואה לשיטת החישוב המקובלת כיום. התוכנה שלנו מאפשרת לדלג על כל האיטרציות הנדרשות בעת פיתוח מערך אנטנות ולהגיע ישירות לאיטרציה האחרונה בתוצאה מדויקת מאוד.

bottom of page