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EMC SIMULATION |
SOFTWARE
EMBEDDED
60 • MAGGIO • 2016
finalizzato alla simulazione elettromagnetica con il
metodo delle differenze finite nel dominio del tempo
(Finite Difference Time-Domain, FDTD) sviluppato
in proprio e perfezionato negli anni fino a farlo diven-
tare estremamente preciso per questo tipo di anali-
si. Il tool, infatti, calcola le equazioni di Maxwell in
coordinate rettangolari e riesce a evidenziare le ra-
diazioni elettromagnetiche nello spazio e nel tempo
tenendo conto degli accoppiamenti e delle interferen-
ze fra le onde propagate e analizzando con particola-
re attenzione i transitori che vengono provocati dai
campi nei circuiti delle schede elettroniche. Il campo
d’azione è vasto e consente di esaminare aerei da tra-
sporto completi oppure singole schede elettroniche
specificando di volta in volta il livello dei dettagli che
può essere circoscritto a piccoli connettori o allargato
alle pareti di una fusoliera. Una prerogativa di rilie-
vo è l’impostazione flessibile dei suoi algoritmi ma-
tematici che possono adattarsi alla presenza di core
multipli nei processori e scalare automaticamente
in modo da eseguire più cicli di calcolo in parallelo
migliorando contemporaneamente la velocità della
simulazione e la precisione dei risultati.
Matematica flessibile e CAD
L’ultima versione 4 dell’EMA3D può simulare e vi-
sualizzare in 3D gli effetti dei campi o degli impulsi
elettromagnetici sui sistemi elettronici avionici con
una risoluzione spaziale di 10 mm e nel contempo
eseguire un’analisi termica che individua i punti
dove l’esposizione elettromagnetica produce anche
effetti termici che vanno adeguatamente valutati.
L’acquisizione delle forme geometriche è piuttosto
sofisticata e consente di trasformare i volumi d’inda-
gine in reti computazionali ben definite ma sufficien-
temente flessibili per poter essere modellate in ac-
cordo alla risoluzione spaziale e temporale richiesta
nelle simulazioni. Nel tool è integrato il motore di co-
simulazione MHARNESS specifico per la modelliz-
zazione accurata dei potenziali di campo e della loro
evoluzione nel tempo su tutti i singoli pin dei circuiti
integrati presenti in ogni scheda e in ogni interfaccia
dei sistemi avionici e ciò è indispensabile per ottene-
re una previsione precisa sugli effetti delle HIRF e
delle radiazioni indirette dei fulmini. Inoltre, c’è una
libreria con tutti i modelli delle sorgenti elettroma-
gnetiche che possono creare danni e con i parametri
caratteristici dei materiali e dei componenti tipica-
mente usati nei sistemi avionici, ma se ne possono
anche creare di nuovi e immagazzinarli per effettua-
re simulazioni custom riutilizzabili. Per gli HEMP è
stato messo a punto un Computational Electroma-
gnetic Model (CEM) frutto di anni di analisi e test
che hanno consentito di determinare e immagazzina-
re in questo modello i meccanismi di accoppiamento
tipici di questi impulsi comprendendo le aperture e
i cablaggi che possono diventare antenne d’ingresso
per i disturbi elettromagnetici ambientali e gli effetti
più comuni che essi possono causare sui circuiti elet-
tronici. La funzione Gradual Permittivity Scaling
consente di allargare o restringere la scala dei tem-
pi da 10 a 100 volte per visualizzare sullo schermo
gli effetti degli attacchi elettromagnetici rallentati o
accelerati al fine di comprenderne meglio le caratte-
ristiche meno visibili. Nell’EDA3D è incluso un po-
tente CAD con cui si definiscono i modelli EM dei
circuiti e di tutte le parti meccaniche con la possibili-
tà di memorizzarne le caratteristiche per poterle riu-
tilizzare nelle simulazioni dei nuovi progetti. Questo
CAD è basato sui dati TranscenData CADfix e perciò
può interoperare con i formati dei protocolli più diffu-
si compresi i nuovi Catia V4/V5, STEP e ProE. Inol-
tre, consente di acquisire le condizioni al contorno di
qualsivoglia sistema per analizzarle in tempo reale
con gli algoritmi matematici dell’EDA3D e ricavarne
modelli che vanno perfezionandosi man mano che
l’acquisizione procede fino a ottenere nuove impo-
stazioni per le successive simulazioni. Per esempio,
recentemente sono stati aggiunti i modelli dei nuovi
materiali sviluppati con le nanotecnologie fra cui i
nanotubi di carbonio oggi all’attenzione dei prodot-
ti avionici per le loro caratteristiche di robustezza e
leggerezza unite all’elevata mobilità elettronica. Ora
disponibile nella nuova versione 4, l’EMA3D sempli-
fica e rende più veloce e affidabile la simulazione dei
sistemi avionici e perciò viene a ragione definito un
tool di Simulation-Aided Design.
Fig. 4 – Il test finale per la certificazione di con-
formità ottenuta dal velivolo
Alenia AermacchiM-346 rispetto a tutti gli eventi elettromagne-
tici atmosferici e ai fulmini