首页/文章/ 详情

5G | 通过电磁仿真,预测和减少飞机降落时的5G干扰

2月前浏览3259

电磁干扰(EMI)是指由于自身或另一个电子系统产生的电磁场而导致的系统运行中断。


EMI在电子系统中普遍存在,并对其总体EMC性能产生影响。根据它所影响的内容不同,其影响程度不同。例如,小到手机,大到飞机,甚至是拯救生命的医疗设备等,EMI可能是一个小麻烦,也可能直接危及生命。


由于电子通信系统的数量和复杂性不断增加,EMI发生的概率也不断增加。第五代移动技术(5G)也不例外。一方面,各大公司正在各地部署5G,并发布2022年令人振奋的规划,从更好的连接性和新设备,到自动驾驶汽车和元宇宙。


但另一方面,5G的部署也可能会造成严重的EMI问题,正如最近美国某大型航空公司的首席执行官警告说:部署新的5G频谱可能会在全国范围内造成灾难性的航班中断。


EMI是一个会影响航空公司、飞机、乘客、国家航空局、手机用户和无线网络运营商的重要问题。美国两家通信运营商为这些5G频率(在被称为C波段的部分频谱)花费了689亿美元。对每个参与的人员来讲,都有很多事情要做,每个人都希望这些技术能够发挥作用,同时将EMI降到最低。


飞机上的 5G EMI 问题

到底有多严重?


5G技术依赖于无线电信号。这些信号工作在C波段,与飞机上无线电高度表的工作频率接近;飞机使用高度表来测量飞机离地高度,并为安全和导航系统提供数据。


5G涉及到的EMI问题包括:

- 5G传输干扰可能会影响无线电高度表的正常工作,并导致安全问题,特别是当飞机准备降落时。

- 更确切地讲,5G C波段干扰可能会降低加速性能,增加着陆距离,并导致可能的偏出跑道。


在最坏情况下,干扰甚至可能导致飞机冲出跑道。这种情况并不是美国独有的,其他国家的监管机构已经制定了减少干扰风险的措施。其中一些法规涉及5G基站天线的功率和主瓣指向,还有一些法规创建5G信号缓冲区。

 

新的C波段5G频谱范围

与飞机无线电高度表使用的波段相比较


电磁仿真能否提前 预测

并解决这些问题?


答案是肯定的!Altair的5G电磁仿真解决方案非常适用于这项任务。为了证明这一点,让我们假设这样一个场景:一架飞机正在接近机场降落,而5G站点就在机场附近。


场景中的需要注意几个关键点:


1. 由于电子通信系统的数量和复杂性不断增加,EMI发生的概率也不断增加。


正如航空监管机构所指出的,这些异常可能在非常低的高度才会显现出来;


2. 这些异常可能影响飞行控制和警报系统:


  • 自动油门可能会在飞机拉平(flare)期间增加推力或过早地减少到怠速,而推进器反转或速度刹车可能在着陆后没有展开。


  • 发动机可能在着陆后或拒绝起飞期间保持在错误的推力设置。


  • 因此,制动可能是唯一的减速选项,这就增加了超速的风险,特别是如果发动机仍然在超过正常推力设置的情况下运行,或者跑道被污染的话。


也就是说,我们建立的模型,需要考虑到从飞机的仪器开始传送警报时高度非常低,而且我们还必须考虑到飞机在最后一英里内收到定期警报。


 

关键的着陆进近距离


仿真模型和结果


在这个典型的机场场景中,一个5G基站扇区(在下图中以蓝色箭头表示)被放置在靠近机场区域的一个建筑屋顶上,以便在机场内和周围提供良好的5G无线电覆盖。


该仿真考虑了5G基站的发射功率和天线方向图。基于复杂的3D射线-电波传播模型计算出5G无线电覆盖,并考虑到场景中的所有对象--包括建筑物和植被等。


基于对雷达高度表接收机带宽和天线增益的假设,加上FCC定义的5G带外和杂散发射限值,计算出了雷达高度表在典型的着陆进近时收到的5G干扰功率。


下图显示了相应的结果,并以彩色线显示飞机路径,颜色的不同表征飞机遇到的干扰大小。当它接近地面和5G站点时,干扰功率越来越大(红色和紫色表示较强的干扰),表明高度表发生故障的可能性较大。


借助于Altair的仿真工具,飞机制造商和机场飞行控制人员可以看到5G设备何时以及如何可能干扰飞机的机载仪器,以及如何调整5G基站的布设位置把干扰风险降到最低。


 

彩色线条表示飞机着陆进近时受到的干扰程度

最右边的蓝色箭头表示5G塔台的位置


更多 5G EMI

我们将走向何方?


毫无疑问,5G将继续部署、壮大,并面临更多这样的情况。


几年前,使用电磁仿真来预测和解决EMI问题是有限的,而现在情况已经改变,更多的组织在产品早期开发阶段使用仿真来预测和解决潜在的干扰问题。


这种仿真热潮对5G和其他如电气化和自动驾驶等行业来讲同样是个好消息。

来源:Altair澳汰尔
HPCFEKOHyperMesh天线布局电磁兼容航空航天船舶汽车建筑PollEx控制人工智能Altair
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-03-06
最近编辑:2月前
Altair澳汰尔
澳汰尔工程软件(上海)有限公司
获赞 85粉丝 286文章 693课程 3
点赞
收藏
未登录
还没有评论

课程
培训
服务
行家

VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈