एक नई पीढ़ी के उपग्रह ने कक्षा में अत्यधिक तापीय चक्रों के संपर्क में आने के बाद अपनी बीमफॉर्मिंग क्षमता खो दी। मेटामटेरियल एंटीना, जिसे नैनोमीटर सटीकता के साथ बीम को निर्देशित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, में नग्न आंखों से अदृश्य लेकिन सिग्नल चरण के लिए विनाशकारी विकृतियाँ हुईं। यह लेख सिमुलेशन, सत्यापन और विश्लेषण की प्रक्रिया को विस्तार से बताता है जिसने विफलता के वास्तविक कारण का खुलासा किया।
CST Studio Suite में इलेक्ट्रोमैकेनिकल मॉडलिंग और GOM Inspect के साथ सत्यापन 🛰️
सिमुलेशन टीम ने CST Studio Suite में एंटीना का एक डिजिटल ट्विन बनाया, जिसमें कक्षीय वातावरण को दोहराने के लिए -150°C से +120°C के बीच उतार-चढ़ाव वाले तापीय भार लागू किए गए। स्प्लिट-रिंग रेज़ोनेटर से बने और एक डाइइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट पर स्थित मेटामटेरियल्स ने एनिसोट्रोपिक तापीय विस्तार गुणांक दिखाए, जिसने संरचना की आवधिकता को विकृत कर दिया। विकृत मेश को GOM Inspect में निर्यात किया गया, जहाँ उनकी तुलना वास्तविक एंटीना के 3D स्कैन से की गई। सहसंबंध ने पैच के किनारों पर 12 माइक्रोमीटर तक के विचलन का खुलासा किया, जो एक महत्वपूर्ण सीमा है जिसने प्रत्येक विकिरण तत्व के उत्तेजना चरण को बदल दिया, जिससे मुख्य बीम का लाभ 4.7 dB कम हो गया।
MATLAB में प्रसंस्करण सामग्री की अदृश्य सीमा को उजागर करता है 🔬
विरूपण मानचित्र और तापीय वितरण को चरण के वर्णक्रमीय विश्लेषण के लिए MATLAB में आयात किया गया। द्वि-आयामी फूरियर रूपांतरण के माध्यम से, स्प्यूरियस हार्मोनिक्स की पहचान की गई जो 60 GHz की ऑपरेटिंग आवृत्ति के साथ अनुनादी विरूपण मोड के अनुरूप थे। पूर्वानुमान एल्गोरिथ्म ने निर्धारित किया कि 200 तापीय चक्रों के बाद, 90% से अधिक दक्षता पर बीमफॉर्मिंग बनाए रखने की संभावना 23% तक गिर गई। मेटामटेरियल की थकान संरचनात्मक नहीं, बल्कि कार्यात्मक थी: सामग्री टूटी नहीं, लेकिन इसने तरंगाग्र को नियंत्रित करने की अपनी क्षमता खो दी।
एक सिमुलेशन इंजीनियर के रूप में, आपने 6G उपग्रह में बीमफॉर्मिंग की मूक विफलता की भविष्यवाणी करने के लिए मेटामटेरियल की सूक्ष्म संरचना में किन महत्वपूर्ण तापीय थकान मापदंडों पर विचार किया, और आपने अत्यधिक कक्षीय चक्रों के तहत संचित विरूपण को कैसे मॉडल किया?
(P.S.: सामग्री की थकान 10 घंटे के सिमुलेशन के बाद आपकी थकान जैसी होती है।)