Direct FEM-domain decomposition using convex-to-concave spherical ports for space applications

Abstract

Este artículo propone la aplicación de una técnica numérica híbrida a dos casos de interés en aplicaciones de espacio: la redistribución de radiadores y dispersores en plataformas de satélite; y el análisis de antenas para comunicaciones móviles. Está basado en la manipulación analítica de la Matriz de Dispersión Generalizada obtenida del Método de Elementos Finitos, cuando las superficies esféricas cóncavas y convexas se definen como puertas. La técnica combina la potencia de la resolución de onda completa, la flexibilidad de las técnicas de Descomposición de Dominio y la aplicación de translaciones y rotaciones analíticas de los teoremas de adición para ondas vectoriales esféricas a la vez que se conserva la misma precisión como método de onda complete ya que no se consideran simplificaciones del modelo.

This paper proposes the application of a hybrid numerical technique to two cases of interest in the space business: the reallocation of radiators and scatters on satellite platforms; and the analysis of antennas for mobile communications. It is based on the analytical manipulation of the Generalized Scattering Matrix obtained from the Finite Element Method, when concave and convex spherical surfaces are defined as ports. The technique combines the power of full-wave resolution, the flexibility and speed of the Direct Domain Decomposition techniques, and the application of analytical rotations and translations from the addition theorems for spherical vector waves while keeping the same accuracy as a complete full-wave method since no model simplifications are considered.