ANSYS EMIT Быстрый старт

Настройка проекта

Чтобы изучить различные окна, мы рассмотрим простой проект. Проект включает в себя восемь радиочастотных систем, работающих на вертолете Apache, изображение которого показано на рисунке ниже. 
Фиолетовыми конусами на рисунке отмечено расположение антенн на платформе. Для данного примера, диаграммы направленности антенны не были смоделированы, однако анализ их связи был выполнен с использованием HFSS, а полученные в результате S-параметры были импортированы в EMIT и использованы для расчета взаимных влияний антенна-антенна между радиочастотными системами на вертолете Apache.

Отметим, что здесь мы рассматривает стандартный проект, который доступ после установки EMIT на ваш ПК. Сначала мы импортируем архив проекта в EMIT. Архив можно загрузить, выбрав в меню «File» «Open Project Archive». Откроется окно просмотра файлов. Найдите место, где у вас расположены файлы с примерами (см. раздел How to Use the Examples в хелпе, по умолчанию это папка C:\Program Files\AnsysEM\AnsysEM19.3\Win64\Delcross), перейдите в каталог Example 1 и выберите файл с именем Example 1.emitarc. Архив будет загружен в EMIT. Отображение координатных осей на 3D-дисплее можно включить / выключить, нажав на значок «Display Axis» на панели инструментов окна «3D - Scene».

Структура проекта

Когда EMIT запускается в первый раз, вы заметите, что у него есть два закрепленных окна в левой части интерфейса (Project Tree вверху и  Properties Panel внизу), и большая открытая область с серым фоном справа. Пользователям, использующим более ранние версий EMIT, известно, что эта открытая область называется областью MDI. Область MDI содержит все незакрепленные окна и, как мы вскоре увидим, обеспечивает быстрый способ просмотра графиков.
Структура проекта состоит из различных разделов, которые содержат информацию о конфигурации вашего проекта, или позволяют вам изменять свойства различных отображаемых окон (например, параметры графика). Проект состоит из 4 основных разделов: 1) Scene, 2) Coupling Data, 3) RF Systems и 4) Windows, как показано ниже:
 

Любые платформы (например, CAD-модели) или антенны, добавленные в проект, будут отображаться в Project Tree в разделе Scene. Раздел Coupling Data содержит, как общие сведения, так и сведения о соединении для конкретного проекта. Например, такие как типы соединений, а также любые файлы Touchstone, импортированные в проект. Выбрав любой элемент в структуре проекта, отобразятся его свойства. Ниже показан пример панели свойств для файла Touchstone. Хотя в последующих примерах будут обсуждаться файлы Touchstone более подробно, на данный момент следует отметить, что основной особенностью панели свойств Touchstone является возможность привязать антенну к любому из портов:

Прежде чем продолжить, убедитесь, что тип соединения Path Loss включен. Если он не выбран, то щелкните в поле рядом с Path Loss. Coupling Data должен выглядеть, как показано ниже:

Следующий раздел в Project Tree - это RF Systems, который показывает два свойства - включить пассивный шум (Enable Passive Noise) и усилить уровень теплового шума (Enforce Thermal Noise Floor) на панели свойств. Последний контролирует, допустимо ли падение уровня широкополосного шума ниже минимального уровня теплового шума для текущего проекта (то есть -174 дБм/Гц). В данном проекте нам не нужен минимальный уровень теплового шума, поэтому установите его на False, если это еще не сделано. Оставьте Enable Passive Noise в True, как показано ниже:

Также в разделе RF Systems находится список всех радиочастотный систем, которые были созданы для текущего проекта. В данном случае у нас 8 систем 1) VHF_1 - Top, 2) VHF_2 - Bottom, 3) UHF - Bottom, 4) IFF - Upper, 5) IFF - Lower, 6) Radar Warning Rx, 7) GPS, and 8) Radar Altimeter. Однако, точная система и их функции не важны для этого примера. Если развернуть пункт  VHF_2 - Bottom, то он покажет все радиоустройства, компоненты и конфигурации, которые определяют характеристики системы VHF_2 - Bottom. Позже мы рассмотрим эти узлы более подробно:

Закрепленные окна

В EMIT можно закреплять окна - это дает пользователю больше гибкости в размещении основного окна EMIT. Любое окно (например, Project Tree, Property Panel, plots, Scenario Matrix и т. д.) можно переключать между режимами «закрепить» и «открепить». Незакрепленные окна всегда будут оставаться в области MDI EMIT, в то время как закрепленные окна можно перетаскивать за пределы основного окна EMIT (например, на второй монитор) или настраивать по периферии EMIT. На рисунке ниже показано сравнение между незакрепленным Scene Window (слева) и закрепленным окном сцены (справа):

На изображении выше, обратите внимание на изменение цвета и границы заголовка окна. Эти различия позволяют пользователям быстро определить, является ли окно закрепленным или нет. Если ваше Scene Window в данный момент не открыто, то его необходимо открыть. Сделать это можно, перетащив окно Scene из Project Tree в область MDI Area или выбрать на панели инструментов. Чтобы переключить окно из незакрепленного режима в закрепленный (или наоборот), щелкните стрелку в верхнем левом углу и выберите Dockable. Рядом с Dockable появится галочка, если окно в данный момент закреплено. Попробуйте пару раз нажать, чтобы привыкнуть к изменению внешнего вида окна:

Если  Scene window не закреплено сейчас, то установите его в этот режим, чтобы мы могли изучить другие функции закрепленных окон. Если вы нажмете (и будете удерживать) на заголовок окна, вы сможете его перетаскивать по пространству окна. Перетащив к Project Tree вы увидите, что Project Tree выделено синим, как на рисунке ниже. Если вы отпустите кнопку мыши, то Scene Window будет закреплено там же, где Project Tree. Когда два (или более) окна совместно используют одну и ту же стыковочную область, EMIT автоматически открывает окна, как показано ниже

Ограничений, где можно разместить закрепленные окна очень мало. Например, попробуйте перетащить Scene вниз окна EMIT. Еще раз обратите внимание, как по краю подсвечивается EMIT. Когда вы отпустите клавишу мыши, то вы увидите, что перетаскиваемое окно заняло всю выделенную область. Сейчас можно поиграть со стыковкой окон. Закрепите окно Scene с правой части EMIT или создайте второй столбец слева рядом с Project Tree/Property Panel:

Общие настройки окна

Далее мы будем использовать наш проект  Apache для различных исследований в EMIT и продемонстрируем некоторые закрепленные макеты окон, которые будут полезны во время взаимного анализа. Мы собираемся начать с Project Tree и Property Panel в их расположении по умолчанию и поскольку CAD модели предназначены для иллюстрации в EMIT, мы закрепим окно Scene, чтобы оно стало еще одной вкладкой в Project Tree. На этом этапе ваше окно EMIT должно выглядеть, как показано ниже:

Сейчас давайте откроем Scenario Matrix, чтобы вы смогли увидеть полность наш проект (Примечание для пользователей EMIT 3: Scenario Matrix ранее называлась System View). Чтобы открыть Scenario Matrix, нажмите значок  на панели инструментов. Сейчас мы можем оставить Scenario Matrix открепленым. В Scenario Matrix  перечислены все приемники проекта в  внизу с левой стороны матрицы и все передатчики сверху, как показано на рисунке ниже.

Каждый из значков  представляет взаимодействие между сигналом передатчика и сигнала приемника. Если проект посчитан, то эти квадраты будут окрашены на основе вычисленных полей EMI. По умолчанию красные квадраты обозначают интерференцию сигналов, желтые - отсутствие интерференции с небольшим запасом, а зеленые - отсутствие интерференции с существенным запасом.

Каждая радиочастотная система также имеет одну или несколько конфигураций, которая показывает различное расположение оборудования радиочастотных систем. В Project Tree разверните раздел VHF_2 - Bottom RF Systems, а затем пункт Configurations. После выберите конфигурацию Air Traffic Control - Tx. Обратите внимание, что панель свойств для Air Traffic Control - Tx отображается автоматически. Панель свойств Configuration's используется для настройки выбранного оборудования. Настройка применяется ко всем диапазонам, связанным с этой конфигурацией (т. е. аппаратным расположением). Это позволяет пользователям быстро определять подмножество из всех возможных диапазонов каналов для моделирования. Для получения дополнительной информации о выборке, пожалуйста просмотрите страницу справки по конфигурациям и последующие примеры.

Далее, правой клавишей нажмите на Air Traffic Control - Tx configuration и выберите "Configuration Diagram". Это откроет (открепит) окно, показывающие блок-диаграмму для VHF_2 - Bottom систем. Прежде чем продолжить, переведем его в закрепленное окно и поместим в нижнюю часть окна EMIT. Давайте также преобразуем Scenario Matrix, по открепленному окну дважды щелкните на строке заголовка (или выберите «Tabify All» в Window Menu). Сейчас окно EMIT должен выглядеть, как показано на рисунке ниже. Обратите внимание, что Scenario Matrix все еще находится в области MDI, и ее строка заголовка по-прежнему отличается от строки закрепленных окон. 

Прежде чем перейти к деталям Configuration Diagram, отметим текущую компоновку окна, она позволяет нам перемещаться по всему проекту (Project Tree), просматривать обзор проекта (Scenario Matrix), исследовать и изменять параметры раздела (Property Panel) и перенастраивать оборудование (Configuration Diagram). При взаимном анализе проекта это очень удобное расположение окон для создания и изменения деталей 

Возвращаясь к Configuration Diagram для нашего VHF_2 - Bottom Air Traffic Control - Tx Configuration, вы заметите, что отображаются 4 компонента. Каждая конфигурация в EMIT должна иметь радиоприемник (в данном случае AN-ARC-210) и антенну (here VHF_2 (Bottom)). Кроме этого, существует множество других компонентов, которые могут быть добавлены в радиочастотную систему. В нашем случае VHF_2 - Bottom Air Traffic Control - Tx Configuration содержит фильтр и усилитель. Если выбрать фильтр на Configuration Diagram, появится панель его свойств, которая показывает, что это фильтр нижних частот с частотой среза 200 МГц. Так же выбранная антенна показывает, что она изотропна, это означает, что ее диаграмма направленности является всенаправленной с постоянным усилением (0 дБи). Однако, помните, что ранее этот проект использует данные с Touchstone (S Parameter) для определения связи антенна-антенна. Это наиболее точный тип доступных данных связи и превосходит диаграммы направленности в дальнем поле, поскольку он более точно моделирует взаимодействия между антенной и платформой (см. пример HFSS-EMIT Datalink для примера объединения полноволнового симулятора с EMIT). В конце, выбор радиоприемника позволяет нам добавлять или удалять порты и определять тип порта.

Следует отметить, что данный радиоприёмник имеет только 1 порт, это означает, что через него он передает и принимает данные (т.е. есть в радиоприемнике есть внутренний распределитель). Давайте изменим его так, чтобы радиоприёмник имел отдельные порты Tx и Rx. Щелкните правой кнопкой мыши по порту радиоприемника в Configuration Diagram и выберите «Insert New». Обратите внимание, что теперь на блок-схеме к радиоприемнику должны быть подключены два порта.
 

Далее мы добавим Circulator в нашу модель. С правой стороны Configuration Diagram находится Palette. Она позволяет пользователям добавлять различные типы компонентов в конфигурацию, просто перетаскивая их. Нажмите на значок , чтобы развернуть параметры Palette (примечание: вы можете изменить размер Configuration Diagram, чтобы просмотреть все параметры Сirculator).В списке должно быть три варианта: 1) New Circulator 2) Circulatorи 3) Circulator 2, как показано ниже.

Мы будем использовать Circulator 2. Перетащите значок Circulator 2 в Configuration Diagram. Обратите внимание, что новый циркулятор имеет один порт справа (со стороны антенны) и воторой порта слева (со стороны радиоприемника). Это позволит напрямую соединить фильтром VHF_2 LPF наш двухпортовый радиоприемник AN-ARC-210 с одной и другой стороны. Поскольку у нас нет измеренных данных для циркулятора, мы зададим ему тип- параметрический Parametric, а другие параметры мы можем оставить такими же. Панель свойств циркулятора должна иметь вид такой, как показано ниже.

Теперь, когда порты нашего циркулятора настроены правильно, мы можем перетащить его между радиоприемником и фильтром. Если соединение не произошло автоматически, то вы можете подключить порты сами, для этого щелкните по порту для одного элемента и перетащить его на порт компонента, к которому вы хотите подключиться. Ваша конфигурация для VHF_2 - Bottom Air Traffic Control - Tx Configuration теперь должна выглядеть так, как показано на рисунке ниже. Т.к. мы объединили функции Tx и Rx в один сигнал Configuration, теперь мы можем удалить конфигурацию Air Traffic Control - Rx. Выберете ее в Project Tree и нажмите клавишу удалить. Также мы можем переименовать эту конфигурацию в Air Traffic Control. Щелкните правой кнопкой мыши по ней в Project Tree и выберете «Rename».

Далее на нужно задать диапазон частот для каждого порта. В Project Tree разверните узел  Radio для VHF_2 -Bottom и выберите диапазон AM 118–136 МГц (Tx):

Измените его для работы на Port 2. При такой конфигурации радиоприемника, он передает только через Port 2 и принимает только через Port 1.

Также вы сможете посмотреть конфигурацию для всех радиочастотных систем в проекте, легко создавать модели, реалистичные конфигурации оборудования для анализа EMIT. Далее мы рассмотрим некоторые виды анализа, предоставленные в EMIT. Для начала мы добавим несколько окон, а затем переставим их соответствующим образом . После того, как мы настроили наше главное окно EMIT, мы опишем каждое из этих новых окон чуть более подробно.

Откройте окна : Scenario Details , Results Categorization , I nteraction Diagram , and Result Plot  . Так как наша Scenario Matrix была вкладкой в MDI Are, все эти окна будут открываться как дополнительные вкладки в области MDI. Сначала выберите Scenario Details и закрепите его. Перетащите окно Scenario Details в правую сторону и сейчас у вас будет три столбца. Ваше окно EMIT должно выглядеть, как показано ниже (окно с вкладками, отображаемое в области MDI, может отличаться)

Далее выберем окно Result Categorization и тоже закрепим его. Затем закрепите его в том же столбце, что и Scenario Details, но выше Scenario Details (возможны и другое расположение Project Tree/Property Panel). Теперь закрепим окно Interaction Diagram и затем настройте его так, чтобы он был с вкладкой Configuration Diagram  (или вы можете закрыть Configuration Diagram). Окно Result Plot, мы оставим, как незакрепленное с вкладками в MDI области. Сейчас окно должно выглядеть, как показано ниже. Обратите внимание, что в окне Interaction Diagram вы можете посмотреть разные системы и выбирать их в Scenario Details (рассмотрим подробнее это позже).

Сейчас мы запустим симуляцию. В заголовке окна нажмите на значок Когда симуляция будет завершена, обратите внимание на Result Plot, Scenario Details и (возможно) Interaction Diagram все поля обновиться. Как упоминалось выше, Scenario Details управляют тем, что отображается в этих других окнах. Scenario Details в некотором роде подробная версия Scenario Matrix. В нем перечислены все передатчики (слева) и приемники (справа), вы можете расширить окно, чтобы посмотреть более детально. В то время, как Scenario Matrix позволяет увидеть общий результат только до уровня Configuration, Scenario Details дает возможность посмотреть максимальный EMI запас для каждого анализируемого канала.

Выберите Scenario Details' Transmitter -> Scenario Details' Receiver, чтобы посмотреть результаты. Например, в закрепленном окне Receiver разверните конфигурацию VHF_1 - Top -> SINCGARS и выберите канал с частотой 34 МГц в диапазоне FM 30–88 МГц (Rx). Для передатчика, разверните VHF_2 - Bottom -> Air Traffic Control и выберите канал 118 МГц. Заметьте, что EMIT не сохраняет поля EMI для отдельных комбинаций каналов, поэтому может потребоваться пересчитать их снова. При выборе каналов обратите внимание, что Result Plot и Interaction Diagram обновляются. Если вы выберете Scenario Details в Scenario Details или выше (т. е. Radio, Configuration, или RF System), то в этих окнах будут отображаться либо результаты для конкретной выбранной комбинации каналов, либо комбинация каналов с наихудшим значением EMI Margin. На этом этапе ваше окно должно выглядеть примерно так (за исключением Project Tree и Property Panel).

Interaction Diagram показывает, что вы выбрали канал с частотой 118 МГц для VHF_2 - Bottom system's Air Traffic Control и канала с частотой 34 МГц для VHF_1 - Top system's SINCGARS, что соответствует настройкам окна Scenario Details. Это также показано красной линией, которая идет от передатчика к приемнику. Эта линия определяет путь сигнала, при котором вносится больше всего помех от передатчика к приемнику, а в некоторых случаях также определяет устройство, которое вносит помехи. Поэтому, даже не глядя на подробный график результатов, мы уже определили, что передатчик VHF_2 - Bottom вносит значительные помехи (+24,5 дБ для этой комбинации каналов) в приемнике VHF_1 - Top.

Далее мы рассмотрим Result Plot (с теми же выбранными каналами, что и  для Scenario Details) для дальнейшего изучения помех. График, показанный ниже, показывает, что широкополосный шум, генерируемый передатчиком (оранжевая линия), попадает в полосу пропускания приемника (синяя кривая), где приемник очень чувствителен к помехам широкополосного шума.
 

Так как широкополосный шум излучается из передатчика VHF_2 - Bottom непреднамеренно, то для его эффективного устранения можно добавить дополнительный фильтр к конфигурации   VHF_2 - Bottom Air Traffic Control  между передатчиком AN-ARC-210 и Circulator 2. Но прежд чем рассмотреть это решение, давайте посмотрим, есть ли еще большие помехи между передатчиком VHF_2 - Bottom и приемником VHF_1 - Top, которые также необходимо устранить. Для этого мы будем использовать окно Result Categorization.  Это окно позволяет пользователю применять различные типы «фильтров» к результатам (которые сделаны после обработки). Таким образом, вы можете устранить EMI проблему, которая связана с конкретным явлением. Этот случай  широкополосной помехи мы уже рассматривали, который вызван внутриполосными помехами, поэтому в окне Result Categorization снимите флажок "In-Band -> Broadband" тип проблемы.

Обратите внимание, что Result Plot, Interaction Diagram и Scenario Details обновляется сразу. Scenario Details показывает, что нежелательная EMI теперь составляет -13,6 дБ (т.е. помехи нет), а Interaction Diagram показывает, что путь при котором вносится больше всего помех остается прежним. Рассмотрим Result Plot. Мы видим, что помехи в основном возникают из-за сигнала передатчика VHF_2 - Bottom, который на ~ 13 дБ ниже уровня насыщения верхнего приемника VHF_1. Поскольку EMI Margin является отрицательной, т.е. помехи нет и никаких дополнительных мер по уменьшению не требуется.

Мы можем продолжить рассматривать другие помехи в приемнике, путем переключения других категорий в окне Results Categorization. Но мы знаем, что все остальные EMI Margins будут меньше, чем -13,6 дБ из-за Tx Fundamental, следовательно, других проблем нет. Таким образом, добавление фильтра уменьшит все помехи (из-за широкополосного шума) для этой комбинации каналов. В качестве дополнительного упражнения, можно добавить фильтр и продолжить изучение результатов. 

Мы закончили изучение закрепленных окон EMIT и представили несколько распространенных схем, которые полезны на различных этапах совместного анализа. Пользователи могут свободно использовать эти схемы для своих собственных нужд или исследовать множество других доступных схем, чтобы определить, что лучше всего соответствует их потребностям.

Persistent vs Static Windows

Как было отмечено выше, многие окна в EMIT синхронизированы и изменение в одном окне автоматически отобразится в других. Эта синхронизация окон называется Persistent,  поскольку они всегда остаются связанными. Хотя,  во многих случаях это очень полезно, могут также возникать ситуации, когда не требуется, чтобы окна постоянно менялись. Например, может потребоваться посмотреть на две или более конфигурации одновременно.

Чтобы удовлетворить эту потребность, EMIT вводит «статические» окна. Статические окна можно рассматривать, как «снимок» постоянного окна, и могут быть созданы для Property Panels, Configuration Diagrams и Interaction Diagrams. Чтобы создать статическую копию окна, просто нажмите на стрелку в левом верхнем углу и выберите «Make a Static Copy», как показано ниже. Как только статическая копия была создана, эта копия (будь то Property Panel, Configuration Diagram, или Interaction Diagram) всегда будет ссылаться на один и тот же раздел и больше не будет синхронизироваться с текущим выбором Project Tree или Scenario Details