RCS d'une sphère en fonction de la fréquence

Ce document présente une simulation RCS d'une sphère avec CAPITOLE-RCS.

Le modèle utilisé est une sphère simple d’un rayon de 0,2 m. Le calcul RCS monostatique sera effectué dans une direction et pour un balayage de fréquence de 10 MHz à 8 GHz.

Fichier :

1.Modèle géométrique

Utilisez le modèle de sphère décrit dans l’exemple  » Getting Started with CAPITOLE-RCS « .
Le fichier est sphere200mm.step

sphere
Figure 1 - Modèle de maillage d'une sphère

2.Stratégie de simulation

Dans ce cas, la gamme de fréquences est très large, de 10 MHz à 8 GHz.
CAPITOLE-RCS étant basé sur une méthode de domaine fréquentiel, il n’est pas conseillé d’utiliser un seul maillage pour l’ensemble du balayage de fréquence. Au lieu de cela, vous devez créer plusieurs projets CAPITOLE-RCS pour une sous-bande de la gamme de fréquences et utiliser un modèle de maillage adapté à cette gamme de fréquences. N’oubliez pas que la taille de la maille doit toujours être inférieure ou égale à λ/10 à la fréquence la plus élevée.

Nom du fichier Gamme de fréquences # Nombre de triangles Taille des mailles Solveur Temps de calcul
sphere100.h5 10-100 MHz 1380 λ/1026 – λ/102 Full 3s
sphere1000.h5 100-1000 MHz 1380 λ/102 – λ/10 Full 29s
sphere2000.h5 1000-2000 MHz 5426 λ/20 – λ/10 MLACA 1min42s
Sphere3000.h5 2000-3000 MHz 12194 λ/15 – λ/10 MLACA 4min22s
sphere4000.h5 3000-4000 MHz 21664 λ/13 – λ/10 MLACA 7min6s
sphere5000.h5 4000-5000 MHz 33858 λ/13 – λ/10 MLACA 11Min26s
sphere8000.h5 5000-8000 MHz 136 264 λ/16 – λ/10 MLACA 1h15min18s

Le solveur MLACA est le plus efficace, car il utilise une compression de la matrice d’impédance. Mais à basse fréquence, la taille de la maille électrique devient plus petite et il est impossible d’utiliser le solveur MLACA lorsque la taille de la maille est inférieure à λ/100, à la place il est possible d’utiliser le solveur Full.
Toutes les simulations ont été exécutées sur un serveur DELL PowerEdge R920 avec 4 CPU Intel Xeon E7-8857 v2 3.0 GHz 12 cœurs, 512Go de mémoire.
Tous les fichiers de projets peuvent être ouverts avec POSTPRO3D en même temps. Un seul graphique peut afficher tous les résultats.

RCS de la sphère en fonction de la fréquence
Figure 2 - RCS de la sphère en fonction de la fréquence

Il existe 3 régions de la RCS d’une sphère. Elles peuvent être observées sur ce graphique.
La région de Rayleigh, lorsque λ>10 r
Pour une sphère de 0,2 m, elle s’étend jusqu’à 150 MHz.
L’effet d’onde rampante se produit lorsque λ=2πr
Cela correspond à une fréquence de 239 MHz où il y a un maximum de RCS.
La région optique commence lorsque 2πr/λ>10
Pour une sphère de 0,2 m, cela correspond à 2,39 GHz.
Au-dessus de cette fréquence, la RCS de la sphère est indépendante de la fréquence et égale à :
σ= πr^2
Pour une sphère de 0,2 m, σ = -9 dBm².
Et entre la région de Rayleigh et la région optique, c’est la région de Mie.

Rayleigh, Mie and Optical Region
Figure 3 – Rayleigh, Mie and Optical Region

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