Interoperability of antennas on electrically large platforms
- Reference number
- ID20-0004
- Project leader
- Jonsson, Lars
- Start and end dates
- 210601-260531
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
This work aims to develop a method to determine installed antenna performance on platforms, e.g. aircraft, ships, lorries, cars, and towers. An ongoing trend is an increasing number of complex sensors on platforms. As each sensor has one or more antennas, the number of antennas grows even faster. Here, antenna interoperability is crucial. A key property is antenna-to-antenna isolation. Another is how the antenna radiation pattern is affected by the platform. Isolation, in particular, is notoriously hard to determine on electrically large platforms. An industrially essential and scientifically challenging task is thus to support antenna placement on platforms by accurately predicting performance, with error estimate, before installation as relocating already installed antennas can be both expensive and time-consuming. The main goals of the project are 1) the development of high-fidelity electromagnetic computations to determine installed antenna performance and error estimates, 2) to accelerate such computations, 3) to develop and publish appropriately validated benchmark cases. 4) The project also aims to foster research exchange between industry and academia. The work-plan has four main components: sensitivity analysis, high-fidelity computation, acceleration, and validation. The expected results include joint publications, a high-fidelity code, and explicit knowledge about installed antenna performance based on platform properties.
Popular science description
Bättre antennegenskaper och förståelsen kring dessa var en av möjliggörarna för telekommunikationsindustrin. På samma sätt är kunskapen om egenskaperna hos antenner installerade på plattformar nu en möjliggörare för att ökat antal kommunikations- och sensors-antenner hos plattformar. Med plattformar menar vi skepp, lastbilar, bilar, fartyg, flygplan, och kommunikationsmaster. Alla med en viktig del i Svensk industri. Dessa plattformar har ett behov av flera antenner. Det är kritiskt för plattformens funktion att flera antenner kan användas samtidigt. Ett skepp ska kunna spana och kommunicera samtidigt. Två basstationer på en mast ska kunna arbeta samtidigt - interoperabilitet egenskaper. Att bestämma Interoperabiliteten egenskaper som t.ex. isolation (ett mått på störningar från andra antenner) är utmanande på grund av att de beror bl.a. på plattformens form och material. Elektromagnetisk strålning sprids längs plattformens ytor, genom plattformen och via direkt strålning. Med rätt beräkningsmetod kan också bestämma t.ex. antennens installerade strålningsmönster utifrån isolationsproblemets information. I detta projekt utvecklar vi beräkningar med hög noggrannhet och ett stort dynamiskt omfång. Med dynamiskt omfång menas att hantera både stora och små värden med precision. Detta krävs för att bestämma isolationen. En utmaning är att plattformen analyseras i termer av våglängder. Högre frekvenser motsvarar kortare våglängden och problemet blir större och svårare att lösa. Projektet, i nära samarbete mellan industri och akademi, består av fyra huvuddelar: 1) att prediktera noggrannheten för installerad antennprestanda, 2) högkvalitativ beräkning av installerade antennegenskaper, 3) acceleration av beräkningarna och 4) validering. I valideringens delen kommer det att utvecklas beräkningsbenchmarks för egenskaper hos installerade antenner på plattformar. En osäkerhetsfaktor för industrin idag är att de installerade antennernas egenskaper till stor del är okända före deras installation. Plattformens funktionaliteten är starkt kopplad till att antenn- och sensor-system fungerar parallellt, så dålig isolation är en risk för funktionaliteten. Detta projekt syftar till att utveckla kunskap och ett verktyg som kan minska denna risk genom högkvalitativa uppskattning av antennernas egenskaper på elektriskt stora plattformar. Ett effektivt verktyg för att uppskatta antennegenskaper är viktigt för att Saab ska vara en världsledande industri i detta område.