系统级电磁兼容设计软件-主要功能
产品简介
按照一般型号电磁兼容性工作的流程，可将设计工作细分为：系统电磁兼容性建模部分、系统电磁兼容性仿真预测与评估部分、系统电磁兼容性优化设计部分、系统电磁防护性能设计部分、系统内闭锁管理单元设计部分、电磁兼容性工作报告。因此，该软件共设7个主要功能模块（分别为前处理功能、设计方案管理功能、设计方案评估功能、设计方案优化功能、数据库管理功能、后处理功能、电磁仿真分析功能）和2个辅助设计功能模块（分别为指标分解功能和设计核查功能）来完成全周期产品或系统设计工作。
本章节主要介绍7个主要功能模块：
1.前处理功能
BHA集成了一个商用CATIA环境、AI* environment，能够定义复杂几何结构所需的所有功能，支持对CATIA、IGES、STP、STL等格式文件导入与生成，复杂模型的修复及电磁兼容工程几何模型的提取与转换，此外复杂平台的网格划分也非常方便。
图1 平台电磁兼容几何模型构建
2.设计方案管理功能
电磁兼容特性往往由一些技术参数或模型来表征，对于一个型号来说，往往需要对其干扰源\耦合通道\敏感体，布局特性等进行建模。本软件的设计方案管理功能，就是完成对电磁兼容设计方案的构建、编辑、删除等工作，包括：发射机、接收机、收发机、非射频设备四类的基本属性、发射属性、接收属性、机箱属性、线缆属性的构建，干扰关联关系构建，平台上天线、线缆、设备的初始布局设置。
如下图所示：
图2 设备/分系统参数化建模
图3 设备拓扑图管理
图4 设备/分系统行为级建模
图5 设备/分系统间干扰关联关系管理
图6 设备干扰分析频点管理
3.设计方案评估功能
实现对电磁兼容设计方案的电磁兼容性仿真预测与评估功能，包括天线-天线；天线-线缆、线缆-线缆等耦合方式的求解，具体包含：无线系统间基波干扰余量（FIM）、发射机干扰余量（TIM）、接收机干扰余量（RIM）、杂波干扰余量（SIM）计算。无线接收机减敏、互调等非线性效应分析；线缆（单芯线、双绞线、屏蔽线）间以及环境电磁场与线缆间的能量耦合分析，天线隔离度及方向图求解等功能；实现对干扰关联矩阵的求解功能，通过对干扰关联矩阵的统筹分析，完成对全系统电磁兼容性评估，为设计提供输入。
（a）天线隔离度求解
图7 电磁兼容性干扰关联矩阵
图8 电磁兼容性非线性特性仿真预测
4.设计方案优化功能
依据评估结果实现对电磁兼容设计方案的优化调整功能。包括：频域设计、能量域设计和时域设计，其中频域设计是指完成对设备\分系统工作频率的优选，能量域设计是指天线\设备\线缆的布局设计、发射功率、接收灵敏度、发射带外衰减、接收带外抑制、屏效设计等，时域设计是指设计分时闭锁功能。
图9 频率优选效果
图10 参数设计面板
图11 天线布局面板
5.数据库功能
实现对模型数据、测试数据、工程数据及仿真任务数据的管理，本软件可完成对天线的参数化建模，生成的模型可直接支持FEKO、HFSS等仿真软件的电磁计算。此外软件还支持对平台上各设备/分系统的GJB151A电磁兼容测试数据的录入与维护，用于支持对设计的验证和符合性检查。
图16 电磁兼容参数化模型库
图17 电磁兼容性测试数据库
6.后处理功能
软件可视化功能是完成对包括电磁兼容模型数据和电磁兼容特性数据的演示，包括对S参数的二维可视化、远场方向图(幅度、相位、主极化和交叉极化、圆极化的轴比、相位中心)的直角坐标和极坐标图的三维渲染，对近场数据的可视化等功能，此外还可生成标准格式的电磁兼容性设计报告。
图18 频谱浏览可视化
图19 远场方向图可视化
图20 二维曲线可视化
图21电磁兼容性设计报告
7.电磁仿真分析功能
BHA中包含的智能电磁分析工具（SEMT）包内置有矩量法（MOM）和多层快速多极子（MLFMA）等全波电磁算法以及物理光学（PO）、几何光学（GO）、弹跳射线法（SBR）、一致性几何绕射（UTD）、几何绕射（GTD）、物理绕射（PTD）和等效边缘电流（EEC）等高频渐近算法，能够实现对常用天线的建模与网格剖分，支持对BREP、STEP和IGES等几何结构模型的导入与导出，nastran和stl等复杂网格模型的导入与导出等操作，能够完成对天线结构的设计与仿真分析，能够完成安装于电大尺寸平台上的天线畸变方向图分析、天线间隔离度分析和平台表面标、矢量流场分析与可视化。能够支持最多512核心的共享式内存的OPENMP并行计算。
软件具备常用线、面和体的几何建模模块，能够构建常用的线段、多点折线、N阶样条曲线以及参数曲线的二维和三维曲线建模功能，能够构建常用的平面多边形、球面、矩形、椭圆形、圆柱面、立方体表面、梯台面、锥面、扫描面、旋转面以及参数曲面等二维和三维曲线建模功能。
图 25复杂曲面建模和网格剖分
基本的模型剖分在软件中就可以独立完成，复杂些的几何模型可以由软件导出为IGES和STEP格式的几何模型，该几何模型支持在ANSA等商用专业修模工具包中导入，并完成复杂几何体的修模与网格剖分操作。
能够利用全波和高频渐近算法对天线安装于平台上的天线隔离度性能进行仿真与分析：
软件能够通过不断的参数优化迭代，对天线的参数进行调整，完成天线的分析与优化功能。
例如：软件能够完成对大型反射面天线的仿真分析与设计，完成反射面天线参数的优化设计与仿真分析：
图29 大型反射面天线的远场分析
软件也能够完成对大型阵列天线的仿真分析与设计，完成天线阵列单元参数的优化设计与仿真分析：
软件的后处理能够完成对天线安装在装备平台上的各个极化方向上的畸变天线三维方向图的分析与可视化展示，以及分析天线工作过程中的装备平台上的表面电流、磁流等流场的分布情况；电流和磁流变化的分布情况可分别以静态和动态的方式进行呈现。例如：
本软件能够完成某型弹载平台上装载大型阵列天线的天线增益和表面电流分布情况的仿真：
本软件能够完成某型直升机平台上装载超短波天线的天线增益和表面电流分布情况的仿真：
图36 某型直升机超短波天线装机方向图畸变和表面电流分布情况
本软件能够完成某型舰船平台上装载某型GPS天线的天线增益和表面电流分布情况的仿真：
图37 某型舰载平台安装某型GPS天线方向图畸变和表面电流分布情况
本软件能够完成某型机载平台上装载超短波天线的天线增益、表面电流分布情况的仿真：
图38某型机载平台上装载超短波天线方向图畸变和表面电流分布情况
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