大型抛物面天线的FEKO仿真计算概要

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微波仿真论坛_Feko 在天线罩设计中的应用概要

微波仿真论坛_Feko 在天线罩设计中的应用概要

媒体文章Feko在天线罩设计中的应用安世亚太(ANSYS-CHINA贾云峰天线罩是航空器中广泛采用的天线保护装置,其引入会影响天线的方向图等电磁特性。

由于天线罩仿真计算规模较大,因此通常软件难于解决。

Feko完美结合了矩量法和高频近似方法,在处理这类问题时游刃有余。

本文通过Feko对某型天线罩的分析展示了Feko在处理电大尺寸问题上的卓越能力。

在航空领域作为探测、测量、瞄准、通信的手段,雷达不可或缺,其性能至关重要,雷达天线就是决定雷达性能的关键部件之一。

雷达工作环境恶劣,其天线大多设有天线罩。

从理论上讲,作为雷达天线保护装置的天线罩对电磁波应该是完全透明的,但由于材料、工艺和结构的限制,这种透明是有限的,因此,必须在兼顾结构强度和稳定性要求的同时,考虑天线罩的电性能,使其尽量接近无罩状态的理想值。

采用仿真软件,构造虚拟样机并进行性能分析与优化设计,可以大大降低成本,加快研究进度。

FEKO是针对天线设计、天线布局、RCS分析等而开发的专业电磁场分析软件。

FEKO从严格的积分方程出发,以矩量法(MOM及多层快速多级子(MLFMM算法为基础,不需建立吸收边界条件,没有数值色散误差。

Feko完美结合了高频分析方法(物理光学PO,一致性绕射理论UTD,因此非常适合于分析天线设计、雷达散射截面(RCS、开域辐射、电磁兼容中的各类问题。

Feko还混合了有限元法(FEM:Finite Element Method,能更精确的处理多层复杂电介质、生物体比吸收率等问题。

对于电小结构的天线等电磁场问题,FEKO采用完全的矩量法进行分析,保证了结果的高精度。

对于具有电小与电大尺寸混合的结构,可以将问题分解后选用合适的混合方法(如用矩量法、多层快速多级子分析电小结构部分,而用高频方法分析电大结构部分,从而保证了高精度和高效率的完美结合。

采用以上的技术路线, Feko可以针对不同的具体问题选取不同的方法来进行快速精确的仿真分析,使得应用更加灵活,适用范围更广泛,突破了单一数值计算方法只能局限于某一类电磁问题的限制。

微波仿真论坛_阵列天线的FEKO仿真分析概要

微波仿真论坛_阵列天线的FEKO仿真分析概要

第18卷第1期2009年3月计算机辅助工程Computer A ided EngineeringVol . 18No . 1Mar . 2009・安世亚太软件应用・文章编号:1006-0871(2009 0120073205阵列天线的FEK O 仿真分析刘源, 焦金龙(安世亚太科技(北京有限公司, 北京100026摘要:为在有限的硬件资源下, 对复杂单元的大规模阵列天线进行有效分析,提出采用FEK O 软件分析任意大规模阵列天线的有效方法. 首先应用FEK O 进行相控阵分析, 然后根据阵列天线的单元激励方向图(Active Ele ment Pattern, AEP 进行阵列天线FEK O 仿真分析. 实例表明, 在普通硬件资源条件下, FEK O 仿真分析可以在考虑单元互耦等实际因素的影响下, 分析任意大规模阵列的方向图和端口特性等指标.关键词:阵列天线; 单元激励方向图; 互耦; FEK O 中图分类号:U441. 5; U444. 18; T B115文献标志码:S i m ul a ti on tenna usi n g FEK OI U Yuan, J I A O J inl ong(PERA Tech . (Beijing Co . , L td . , Beijing 100026, ChinaAbstract:To i m p le ment the effective analysis of large 2scale array antenna with comp licated ele ments under the conditi on of li m ited hardware res ources, an effective method is p r oposed t o analyze arbitrary large 2scale array antenna by using FEK O. The phased array is analyzed . By intr oducing the concep t of Active Ele ment Pattern (AEP , an array antenna is si m ulated by FEK O. The app licati on indicates that the radiati on pattern and i m pedance of arbitrary large 2scale array antenna can be si m ulated and analyzed by FEK O under the nor mal conditi on of hard ware res ources, while considering the influence of the mutual coup ling bet w een the elements and s o on .Key words:array antenna; active ele ment pattern; mutual coup ling; FEK O收稿日期:2009202202修回日期:2009203204作者简介:刘源(1978— , 男, 北京人, 博士, 研究方向为电磁仿真分析、阵列综合和阵列信号处理等, (E 2mail yuan . liu@peraglobal . com0引言阵列天线[1]是由不少于2个天线单元规则或随机排列, 并通过适当激励获得预定辐射特性的1类特殊天线. 阵列可由各种类型的天线组成, 数目可以是2个甚至几十万个. 通过选择和优化阵单元的结构形态、排列方式和馈电幅相特性, 阵列天线能够实现单个天线难以提供的优异特性, 如更高的增益、方位分辨率、系统信噪比等指标, 因此在雷达和通信等领域被广泛地应用.在仿真分析阵列天线的过程中, 由于阵列天线孔径很大, 经常会达到数十、上百个波长, 计算过程中会划分大量网格, 产生大量未知量, 给仿真分析带来很大困难.1FEK O 简介FEK O 是针对天线分析、天线布局及RCS 等分析而开发的专业电磁场分析软件. 它从严格的电磁场积分方程出发, 以经典的矩量法(Method of Moment,MOM 为基础, 采用多层快速多极子(Multi2Level FastMulti poleMethod, MLF MM 算法在保持精度的前提下大大提高计算效率, 同时将矩量法与经典的高频分析方法(物理光学(Physical Op tics, P O , 一致性绕射理论(Unif or m Theory of D iffracti on, UT D 完美结合起来, 非常适合于分析开域辐射和雷达散射截面(Radar Cr oss Secti on, RCS 领域的各类电磁场问题.对于电大尺寸类问题, FEK O 具备强大的分析能力, 因此在阵列天线分析中的性能非常好.2应用FEK O 进行相控阵分析考虑如图1所示的阵列形式. 该阵列由30×4个半波振子构成, 各阵元间距均为半波长. 其中, 沿x 方向的4个单元构成子阵, 采用端射阵加权方式, 即整个阵列由30个阵元间距为半波长的端射阵构成. 端射阵的方向图可直接通过FEK O 计算得到, 见图2.图1偶极子阵列模型图2端射阵方向首先考虑均匀加权时的情况. 通过在FEK O 中对各阵元添加端口, 加入激励和负载等, 可直接计算得到阵列方向图(见图3 , 可计算得到方向性系数为19. 6dB.在实际工程中, Chebyshev [2]阵列也是常用的形式之一, 可以在FEK O 中调整各单元的加权幅度及相位实现不同主瓣指向的Chebyshev 阵列. 图4为主瓣指向180°方向, 即构成旁射阵时, 控制旁瓣为-30dB 时的阵列方向图. 图5为主瓣指向210°, 同样旁瓣为-30d B 的阵列方向图.图3均匀加权时阵列方向图4Chebyshev旁射阵方向图5主瓣扫描时的Chebyshev 方向上述结果表明, 通过FEK O 软件能够进行相控阵的分析及设计. 由于采用矩量法进行计算时无须对空气进行网格剖分和设置边界条件等, 所以对上述30×4的阵列进行仿真, 仅需要14MB 的内存, 在20s 内就能完成.47计算机辅助工程2009年3阵列天线单元激励方向图综上所述, 已经看到可以在FEK O 中快速进行相控阵的分析和设计. 上例采用的单元形式为线天线, 在应用矩量法分析时, 未知量很小, 耗费内存也很小. 若考虑单元为面天线或其他复杂天线形式, 仍可能产生大量未知量, 对计算机硬件要求非常高.在FEK O 多种激励模式中, 包含等效源(在CADFEK O 中可直接定义, 也可在ED I TFEK O 中应用AR 卡的激励模式, 可读入计算或测量得到的方向图作为激励源. 下面利用这一特点进行超大阵列及复杂阵单元构成阵列的仿真分析.对于任意类型的N 元阵列, 其方向图F (θ, < =w H・v (θ, <(1 式中:w =[w 1, w 2, …, w N ]T为阵列的加权向量; v (θ, < 为阵列导向矢量; 上标H 和T 分别表示共轭转置和转置. 若各阵元的方向图为g k (θ, < , k =1, 2, …, N , 则有v (θ, < =[g 1(θ, < exp (j 2πf 0τ1 , …,g N (θ, < (f 0N 2式中:f 0为工作频率; τk (…, .根据文献[3]引入单元激励方向图(Active Ele ment Pattern, AEP 的概念. 阵元q 接归一化信号源, 其他单元接阻抗值与信号源相同的无源负载, 这种工作模式称为阵元q 的单元激励模式, 用e q (θ, < 表征阵元q 的AEP, 则阵列的方向图[3]F (θ, < =∑Nq =1w q ・e q (θ, < ・ej2πf 0τq (3AEP 与一般意义上的单元方向图不同, 最重要的差别在于一般使用的单元方向图均为单个天线单元的方向图, 而AEP 则是在考虑其他阵元的影响、考虑互耦的前提下得到的单元方向图. 由于各无源单元的负载阻抗与阵列实际工作时的信号源阻抗相同, 因此AEP 不仅考虑单元互耦的影响, 而且考虑天线单元端口与信号源间的失配影响. 在通过计算或者测量得到AEP 后, 可以采用多种方法进行阵列综合[4, 5], 这样得到的阵列综合已充分考虑互耦影响. 因此, 如果由式(3 得到各个单元的e q (θ, < , 即可以得到真实的阵列方向图.下面利用AEP 的概念计算阵列方向图.4基于AEP 的阵列天线FEK O 仿真分析首先考虑如图6所示13×3的阵列. 为说明采用的分析方法, 这里仍旧采用线天线构成的阵列.单元均为半波振子, 阵元间距均为1/4波长.图6偶极子阵列2模型仍然将该阵列视为由13个单元(3个偶极子构成的端射阵构成, 且按图中所示排列. 并称之为阵元1, 阵元2, ……, 阵元13. 按上述AEP 的定义, 通过对阵元1加激励, 其他各阵元均加负载即可计算得到阵元1的AEP . 1的AEP , 因此在计算AEP , . , 3个, 4个和51的AEP, 并将计算到的方8中. 图中, endfire 是阵元1单独存在时的方向图; t w o more endfire 对应图7中模型1的方向图; with 3endfire 对应图7中模型2的方向图; with 4endfire 对应图7中模型3的方向图.图7阵元1AEP的计算模型图8阵元1AEP 的确定由图8可见, 模型3和模型4的结果已经较好重合, 这表明阵元4对阵元1的影响很小, 可以忽略(相应的阵元5到阵元13与阵元1的耦合也很小, 可以忽略 , 所以可以将模型2中单元1的AEP 作为整个阵列阵元1的AEP . 因此, 可以采用阵元1到阵元7构成的7元阵列(见图9 , 来等效计算得到实际阵列各个阵元的AEP . 其中, 各阵单元记为a 1, a 2, …, a 7, 则图6中阵元1的AEP 对应于a 1的AEP; 阵元2对应于a 2;阵元3对应于a 3; 阵元4到阵元10的AEP 均对应于a 4的AEP; 阵元11对应于a 5; 阵元12对应于a 6; 阵元13对应于a 7.图9偶极子阵列3模型在FEK O 中, 各阵元的AEP 在计算时可被分别自动存为扩展名为ffe 的数据文件, 并可在后续计算中以等效源的方式(CADFEK O 中radiati on point s ource 的激励模式被读入. 按上述方式读入各阵元的410位置上读入的均为图的 , 各阵元读入时选择的空间位置已经包含式(3 中的相位信息.图10等效源构成的13元阵列按图10所示计算得到的方向图即为根据式(3 得到的阵列方向图, 采用均匀加权激励的结果见图11. 在图11中, “fullarray ”是应用FEK O 对整体阵列进行仿真分析的结果; “equivalent ”是采用上述方法, 通过等效源的方式得到的结果. 可以看出两者的结果完全重合. 这种方法充分考虑单元间互耦的影响, 并能够对等效源构成的阵列进行相位和幅度加权, 实现相控阵. 采用这种基于AEP 的方法, 实际上只对少量单元(此例为7个进行网格剖分, 从而计算出整体阵列的方向图. 由这种方法能够得到任意多个(此例为13个同样单元(此例为3元端射阵按照等间距(这里为1/4波长组成阵列的方向图, 并且实际参与计算的单元数并不随着阵列规模的增大而增加. 因此, 对于复杂形式单元构成的大规模阵列, 该方法能够在得到有效计算结果的前提下, 极为显著地减小计算规模及内存需求.图11阵列方向对该方法的具体归纳如下:(1 确定计算AEP所需的最小阵元数; (2 计算由最小阵元数所构成阵列的各阵元的AEP; (3 通过等效源的方式, 计算阵列的方向图.下面考虑图12所示的16×4微带阵列. 阵单元采用FEK O . 4例10, 工作频率为3GHz . , O 中的快速多, 12G B.图12微带阵列模型对于该阵列, 将纵向的4个单元作为子阵. 按照上述分析步骤, 首先确定所需最小阵元数为9个, 并分别计算9个子阵构成阵列的各单元的AEP, 用p 1, p 2, …, p 9表示. 随后, 以等效源的方式读入, 图12中阵元1对应p 1, 阵元2对应p 2, 阵元3对应p 3, 阵元4对应p 4, 阵元5到阵元12对应p 5, 阵元13~16分别对应于p 6, p 7, p 8, p 9. 最后, 对等效源构成的阵列进行计算, 结果见图13和14. 图13和14分别是在xO z 面和xO y 面上对阵列实际建模分析计算的结果(full array 以及采用基于AEP 的等效源方式(equivalent 计算的结果. 从结果可见, 等效源的结果已与实际阵列的仿真结果较好地吻合, 完全能图13xO z 面方向图图14xO y 面方向够满足工程计算的要求, 所需内存仅为6. 5G B (直接计算需要内存12G B , 并能够得到任意多个这样的4单元子阵所构成的阵列. 同时, 在计算过程中并不需要引入子阵的概念. 例如, 仍考虑阵单元为FEK O 5. 4例10的微带天线组成的25×25的阵列, 可以取出5×5的阵列来进行计算, 分别计算各阵元的AEP (共25个 , 随后通过等效源的方式依次读入, 得到整个25×25阵列的方向图. 由于E D I TFEK O 中提供循环操作的文本输入方式, 使得多次读取文件非常易于操作.5总结首先以实例表明FEK O 在阵列天线分析方面的良好性能, 继而引入AEP 的概念, 提出在FEK O 中对大规模阵列进行分析的有效方法. 通过计算由最小阵元数构成的小阵列的AEP, 可有效得到任意大规模规则阵列的方向图, 从而在有限的硬件资源下, 对复杂单元的大规模阵列进行有效分析. 多个算例表明该算法的有效性.参考文献:[1]张祖稷, 金林, 束咸荣. 雷达天线技术[M].电子工业出版社, [2]DOLPH C L. A current distributi on for br oadside op ti m bet w een bea m width and side l obe level[J ].Pr oc I RE,1946, 34(6 :3352348.[3]KELLEY D F, ST UTZ modeling methods that include mutual coup ling effects[J ].I EEE Trans Antennas &Pr opagati on, 1993, 41(12 :[4]张志军, 冯正和. 考虑互耦的圆形天线阵列方向图综合[J ].电波科学学报, 1997, 12(4 :3612368. [5]刘源, 邓维波, 李雷, 等. 一种超方向性阵列天线综合方法[J ].电子学报, 2006, 34(3 :4592463.(编辑廖粤新(上接第59页参考文献:[1]肖晓玲, 卢正鼎, 张翔. VC 与Fortran 语言混合编程[J ].江汉石油学院学报, 2000, 22(2 :71274. [2]周振红, 颜国红, 吴虹娟. Fortran 与V isual C ++混合编程研究[J ].武汉大学学报, 2001, 34(2 :84287. [3]张志华, 王林江, 吕庆风. 混合编程与Fortran 计算程序可视化[J ].计算机应用, 1999, 19(6 :33235. [4]罗金炎, 陈庆强. 船舶面向对象有限元的应用研究[J ].计算机辅助工程, 2004, 13(1 :18222.[5]谭德强, 何险峰, 周家驹. V isual C ++和Fortran 的混合编程———CAS AC 软件W indows 版的研制[J ].计算机与应用化学, 2001, 18(4 :3242328.[6]边炳传, 龙连春, 隋允康, 等. 基于C ++和Fortran 混合编程的优化系统设计[J ].计算机工程与设计, 2006, 27(11 :204622048. [7]夏舒杰, 谭建荣, 陈洪亮. 基于文件操作的VC ++和Fortran 模块交互通信方法[J ].计算机工程, 2003, 29(9 :63265.[8]李伟. 基于Access 数据库的反舰导弹智能导引知识库设计[J ].控制与制导, 2007(3 :59262. [9]田晓青. 对ANSYS 创建面命令A 的改进[J ].计算机辅助工程, 2007, 16(4 :47250.(编辑廖粤新。

使用FEKO进行电磁场模拟和分析

使用FEKO进行电磁场模拟和分析

使用FEKO进行电磁场模拟和分析第一章:引言FEKO是一种广泛应用于电磁场模拟与分析的软件。

本文将介绍FEKO的基本原理、应用领域以及其在电磁场模拟和分析中的重要作用。

第二章:FEKO的基本原理FEKO是一种基于有限元和边界元方法的电磁场模拟软件,可以用于分析各种电磁问题。

其基本原理是将电磁问题转化为求解最优适应Electric 或Magnetic Field Integral Equations (EFIE 或MFIE)的问题。

第三章:FEKO的应用领域FEKO的应用领域非常广泛,包括天线设计、射频与微波设计、电磁兼容性分析等。

其中,天线设计是FEKO最常见的应用之一。

使用FEKO进行天线设计可以优化天线的性能,提高接收和发射的效率,确保无线通信系统的稳定性。

第四章:电磁场模拟与分析的流程电磁场模拟与分析的流程通常包括几个步骤。

首先,需要对模拟问题进行建模。

这是一个非常关键的步骤,需要根据实际情况选择合适的模型建立方法,并确定模型的准确性和适用性。

然后,将模型导入FEKO软件中进行模拟计算。

根据模型的不同,可以选择不同的求解器和求解方法。

完成模拟计算后,还需要进行结果的后处理和分析,得到所需的电磁场参数。

第五章:FEKO的优势与不足使用FEKO进行电磁场模拟和分析具有一些明显的优势。

首先,FEKO具有非常强大的求解能力和高效率,可以处理复杂的电磁问题。

其次,FEKO具有友好的用户界面和丰富的建模和后处理功能,使得用户可以更加方便地进行模拟计算和分析。

然而,FEKO也存在一些不足之处,比如需要较高的计算资源和较长的计算时间,对用户的计算机性能有一定的要求。

第六章:FEKO的案例分析为了更好地了解FEKO的应用效果,我们对几个典型的案例进行了模拟和分析。

这些案例包括天线设计、电磁兼容性分析等。

通过对这些案例的模拟和分析,我们可以清楚地了解到FEKO在电磁场模拟和分析中的重要作用以及其实际应用的效果。

天线布局:利用FEKO仿真的解决方案

天线布局:利用FEKO仿真的解决方案

天线布局:利用FEKO仿真的解决方案Altair/FEKOFEKO助力大量工业领域的OEM厂商及其供应商解决其在产品设计、分析和测试验证过程中遇到的EMC问题。

通过使用FEKO等仿真工具,减少了试制样品的数量和测试的次数,将传统的以测试驱动的开发流程转变为以仿真驱动设计。

FEKO在EMC/EMI领域的重要应用包括了电磁辐射、电磁抗干扰、雷电效应、高强度辐射场(HIRF)、电磁脉冲(EMP)、电磁屏蔽、电磁辐射危害以及天线耦合等。

天线布局在自由空间中进行天线仿真时,有多种技术可选。

在实际应用中,这样的天线被安装在实体结构上,严重影响天线的自由空间辐射特性。

对于安装在大型平台上的天线,测量其辐射特性非常困难,有时甚至无法测量。

因此,进行精确仿真的挑战是,天线与大型电子环境的交互。

多年来,FEKO 在天线布局方面已经赢得良好声誉,成为车辆、飞机、卫星、轮船、蜂窝基站、塔、建筑及其他地点的天线布局的标准EM 仿真工具。

MLFMM 和FEKO 中的渐进求解器(PO、RL-GO 和UTD)以及模型分解共同作用,使FEKO 成为解决大型或超大型电子平台上天线布局和共址干扰问题的理想工具。

战斗机和轮船上的天线布局(表面电流如图显示)FEKO仿真基于平台上多天线间的隔离度问题(图1)是FEKO最擅长处理的问题之一。

该飞机模型是EMC计算电磁学(CEMEMC)专题研讨会上展示的一个测试模型,属于EV55(属于HIRF-SE FP7 EU项目,EVEKTOR,spol.s r.o.和HIRF SE联盟拥有其版权)的变形版本。

用户只需要根据求解问题的类型、电尺寸大小和复杂度等来选择FEKO中的一种求解器进行计算。

FEKO中快速计算天线间互耦的一种方法是通过S参数,用户可以在不重复启动求解器的情况下通过一次计算可视化显示天线负载的变化对天线间耦合的影响,直观显示大量天线端口的耦合并绘制共址干扰矩阵来识别和分析耦合强度的等级。

FEKO算法描述

FEKO算法描述

FEKO算法描述FEKO是一种电磁场模拟软件,被广泛应用于电磁场仿真和分析中。

它是一种全面的电磁场模拟软件,可以用于求解各种电磁场问题,包括天线设计、电磁兼容性、微波器件设计等。

FEKO具有广泛的功能和灵活的特点,能够满足不同领域的电磁场仿真需求。

FEKO的算法描述如下:1. 电磁场方程求解:FEKO利用Maxwell方程组求解电磁场问题。

Maxwell方程组是描述电磁场的基本方程,包括高斯定理、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和麦克斯韦方程等。

FEKO根据Maxwell方程组的不同形式,采用合适的数值方法进行求解,包括有限元法(FEM)、时域积分方程法(TDIE)、时域有限差分法(TDFD)等。

2.有限元法(FEM):FEKO使用有限元法求解复杂的电磁场问题。

有限元法是一种将有限个单元组合成整个结构的数值方法,通过数值计算得到结构的电磁场分布。

FEKO利用有限元法对电磁场问题进行离散化处理,将复杂问题简化为有限数量的单元,然后通过迭代计算得到整个结构的电磁场分布。

3.时域积分方程法(TDIE):FEKO使用时域积分方程法求解电磁场的时域行为。

时域积分方程法是一种基于电磁场的表面积分方程建模方法,它可以精确地描述电磁场在时域内的响应。

FEKO将电磁场问题转化为表面积分方程,并通过迭代求解得到电磁场的时域行为。

4.时域有限差分法(TDFD):FEKO使用时域有限差分法求解电磁场问题。

时域有限差分法是一种基于网格的数值方法,通过将时域分隔成离散时间步长,将空间分隔成网格单元,计算电磁场在每个时间步长和网格单元内的变化。

FEKO通过时域有限差分法对电磁场问题进行离散化处理,然后通过迭代计算得到电磁场的时域行为。

5.自适应网格技术:FEKO采用自适应网格技术提高电磁场仿真的准确性和效率。

自适应网格技术能够根据电磁场问题的特点和复杂度自动调整网格的精细度,使得仿真结果更加精确。

FEKO通过自适应网格技术对电磁场问题进行网格划分,根据不同区域的电磁场分布特征自动调整网格的密度,提高模拟效率和准确性。

FEKO课件1抛物面建模

FEKO课件1抛物面建模

创建一个口径8米,高2米,朝向X轴,频率为300M的抛物面天线。

FEKO中所有可使用的命令都在屏幕的左边,如图1所示。

程序中,前加**为不可执行命令,用来补充说明程序的作用,增加程序的可读性。

图1 feko主画面1.设置参数。

设置波长为1米:选择#命令,命名为#lam,其值为1,如图2所示。

抛物面半径为4个波长,选择#命令,命名为#r,其值为4*#lam。

抛物面高为2个波长,选择#命令,命名为#h,其值为2*#lam。

定义抛物面的焦点位置,选择#命令,命名为#f,其值为(#r^2)/(4*#h)。

2.分割参数。

选择#命令,命名为#tri_len,其值为#lam/5。

然后选择IP命令,在Maximum triangle edge length项中输入#tri_len,如图3所示。

3.创建四分之一个抛物面天线。

首先定义抛物面的点:选择定义点的命令DP,输入点的名字和坐标,如图4所示。

重复这个过程直到定义完需要的四个点。

然后选择命令PB,连接四个点,角度为90度,Maximum triangle edge length为#tri_len,如图5所示。

画出来的图如图6所示。

图2 图3 图4 图5图6 四分之一抛物面结构图4.使用几何结构对称。

选择SY命令,依次选择None,Magnetic和Electrical。

如图7。

5.利用PO近似。

选择命令PO,在Use PO on all surfaces with label项中填0,第一个单选框中选Assume all surfaces to be illuminated项,勾选Use symmetry in ray tracing,第二个单选框中选Program determines maximum triangles/box。

如图8所示。

6.完成几何学结构。

选择EG命令,第一个单选框选择Warnings,errors,progress messages,勾选Switch normal geometry checking off,下拉列表中选Normal FEKO version,在第二个单选框中选择Do notuse a*.edg file(default)。

电磁场分析软件FEKO

电磁场分析软件FEKO

电磁兼容分析软件FEKO (FEKO Suite 5.3)来文娟(04085065)电磁场分析软件FEKO(5.3)1. 软件背景介绍FEKO是复杂形状三维结构的电磁场分析软件,是复杂专业电磁场仿真领域中最强大的软件,应用范围非常广泛,由南非的EMSS公司开发。

FEKO基于著名的矩量法(MoM)对Maxwell方程组求解,可以解决任意复杂结构的电磁问题,是世界上第一个把多层快速多极子(MLFMM:Multi-Level Fast Multipole Method)算法推向市场的商业代码,在保持精度的前提下大大提高了计算效率,使得精确仿真电大问题成为可能(典型的如简单介质模型的RCS、天线罩、介质透镜)。

在此之前,求解此类问题只能选择高频近似方法。

FEKO中有两种高频近似技术可用,一个是物理光学(PO),另一个是一致性绕射理论(UTD)。

在MoM和MLFMM 需求的资源不够时,这两种方法提供求解的可能性。

FEKO中通过混合MoM/PO和MoM/UTD 来为电大尺寸问题的精度提供保证,非常适合于分析开域辐射、雷达散射截面(RCS)领域的各类电磁场问题。

FEKO还针对许多特定问题,例如平面多层介质结构、金属表面的涂覆等等,开发了量身定制的代码,在保证精度的同时获得最佳的效率。

2. 主要功能1.电大问题的求解:FEKO通过MLFMM、MoM/PO、MoM/UTD从算法上提供了电大问题求解的途径;2.丰富的求解器选择:FEKO提供多种核心算法,矩量法(MoM)、多层快速多极子方法(MLFMM)、物理光学法(PO)、一致性绕射理论(UTD)、有限元(FEM)、平面多层介质的格林函数,以及它们的混合算法来高效处理各类不同的问题;3.优化功能:FEKO提供了离散点计算方法、单纯形方法、共轭梯度法、准牛顿法等多种优化方法;4.快速宽频响应计算:FEKO通过自适应频率点采样和插值,提供宽频率响应的快速计算能力;5.时域求解:FEKO基于频域分析,同时通过FFT提供时域响应分析能力;6.强大的前后处理功能:CADFEKO提供直接面向求解器的3D图形建模和网格划分功能,支持多种CAD格式的网格文件导入:包括FEMAP Neutral (*.neu),AUTOCAD (*.dxf),特定的ASCII,NASTRAN (*.nas),STL(*.stl),ANSYS (*.cdb),ParaSolid等等;POSTFEKO提供图形化后处理能力。

FEKO_天线仿真应用_微带天线

FEKO_天线仿真应用_微带天线



删除释放出来的”substrate”模型;
Demo2: 定义介质层
• 进入”Construct” Tab, 点击”Planes/arrays”下拉按钮, 选择”Plane/ground”, 弹出”Plane/ground”对话框:
– Ground medium: planar multiplayer substrate – Layer1:
• Medium: substrate
– 点击”OK”
Demo1:建模-substrate底部面设定为PEC
• 在树型浏览器的” Construct”中, 选中 “substrate”,在”Details”中, 展开”Faces”, 选中右图所示的Faces:”Face6”, 点击鼠标右 键,弹出”Face properties”对话框:
• 计算完成之后, 进入”Solve/Run”, 点 击”PostFEKO”, 弹出”PostFEKO”.
DEMO1: 格林函数MOM+线端口
线端口:Wire Port
Demo2: 创建工程
• 把上述建立的工程” Microstrip_Patch_Antenna_Pin_Feed_Finite_Ground.cfx”另存为” Microstrip_Patch_Antenna_Pin_Feed_Infinite_Ground.cfx”; 进入左侧树型浏览器中的”Construct”, “展开Model->Geometry>antenna”, 选中”substrate”, 按住鼠标左键不放, 拖动鼠标位置 到”Geometry”节点, 释放鼠标左键, 在弹出的浮动窗口中选择”Move out”;
– – – – 选择: Continous (interpolated) range Start frequency: fmin End frequency: fmax 点击 OK

Folded Dipole天线的FEKO仿真与优化

Folded Dipole天线的FEKO仿真与优化

Folded Dipole天线的FEKO仿真与优化赵工(深圳518001)摘要:使用FEKO7.0对常见的线天线--折合振子(Folded Dipole)进行仿真,使用优化功能得到特定频率的天线缩短因子。

关键字:FEKO折合振子线天线缩短因子优化Simulation And Optimization Of Folded DipoleAntennaAbstract:Folded dipole antenna is a normally used wire antenna,especially in television receiver.Simulated a folded dipole and optimized the shorted factor in a setting frequency.Key Words:FEKO,folded dipole,wire antenna,shorted factor,optimization1.概述:折合振子天线(Folded Dipole Antenna)是一种常见的线天线类型,过去常用于电视接收中,用阻抗300欧姆的平行双线馈电。

因为阻抗较高,更常见是作为八木天线的有源振子。

折合振子可以看做是两个相距很近的半波对称阵子天线终端短接而形成,等效为平行排列的二元对称阵子天线,其输入阻抗是半波对称阵子的4倍,约300欧姆。

对称阵子一般称为半波对称阵子,因为天线臂长接近于其中心频率对应波长的一半,折合振子也是如此。

其实实际的天线臂长比半波长略短,常用缩短因子表示。

2.变量设置:这里要仿真的是200MHz频率的折合振子天线,对应波长约为1.5m,不需要改变默认的长度单位。

首先点击Constract菜单下的工具Variable添加变量:主要添加2个变量:lambda和ratio。

设变量lambda为1.5m。

为了表示天线臂长的缩短效应,还设定了一个变量ratio,一个比例系数,用于以后优化得到对应中心频率的天线臂长。

FEKO算法描述

FEKO算法描述

FEKO 算法描述(MoM 和MLFMM ) 矩量法(MoM )1、矩量法的一般方法矩量法是一种基于积分方程的严格的数值方法,其精度主要取决于目标几何建模精度和正确的基权函数的选择及阻抗元素的计算。

其思想主要是将几何目标剖分离散,在其上定义合适的基函数,然后建立积分方程,用权函数检验从而产生一个矩阵方程,求解该矩阵方程,即可得到几何目标上的电流分布,从而其它近远场信息可从该电流分布求得。

下面以电场积分方程求解理想导体的电磁散射问题为例,简要介绍矩量法的一般方法。

由麦克斯维方程组和理想导体的边界条件可以推导出,表面电场积分方程(EFIE )如下:tan tan (), on .inc j A E r S (1)其中,A 为矢量磁位,ψ为标量电位,表达形式分别如下: ''||'0||4)()('ds r r e r J r A r r jk S -=--⎰πμ (2) ''||'0||4)(1)('ds r r e r r r r jk S -=ψ--⎰πσε (3)定义基函数系列n J ,将电流展开为∑=≈N n n n J I J 1(4)其中n I 为与第n 个基函数相关的的电流展开系数。

为了将积分方程离散成为矩阵方程,采用伽略金匹配方法,选取与基函数相同的函数系列作为权函数,表示为g ,对式(3-1)求内积得>>=<ψ∇<+><m inc m m J E J J A j ,,,ω (5) 将式(3-4)代入式(3-5),得到包含N 个未知量的N 个线性方程,可以写成][]][[e m n mn V I Z = (6)其中,][mn Z 为N N ⨯的矩阵,][n I 和][e mV 均为1⨯N 的向量,][n I 为电流系数,][e mV 为激励向量,N 为未知量数目。

其形式分别如下:tan m e inc m m S V J E ds =⎰ (7) 001()m m mn m n s m n S S Z j J a ds J ds j ωμψωε=+∇⎰⎰ (8)上式中,'||'''()()4||n jk r r n n S e a r J r ds r r π--=-⎰ (9) '||''''()[()]4||n jk r r n s n S e r J r ds r r ψπ--=∇-⎰ (10)矩阵方程(6)建立之后,下一步就是该矩阵方程的求解。

06_2,FEKO电磁仿真数值方法

06_2,FEKO电磁仿真数值方法


为算子,算子方程可以是微分方程、差分方程或积分方程 是已知函数如激励函数 为未知函数如电流
f
未知函数
,表示为基函数的线性组合
f (x)
a
n 1

n
fn fN (x)
a
n 1
N
n
fn
则算子方程化为代数方程
a
n 1 N n
L( fn ) g
选择测试函数
Wm
,对方程内积测试
TE
TH

TH


具有好得多的条件数
如果采用迭代方法求解最终离散方程,求解离散磁场积分 方程的收敛速度要快的多
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FEKO中的混合积分方程
对闭合的理想导体,通过EFIE和MFIE线性组合可以得到 CFIE (混合场积分方程)
E F IE (1 ) M F IE
q

ex p ( ikR ) 1
p
q
T
R
p
dT
1 2AqBiblioteka 1qT
R
p
d T I num I anl
其中
I num 1 2A
q

ex p ( ikR ) 1
p
q
T
R
p
dT
I anl
1 2A
q

1
q
T
R
p
dT
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奇异性的处理
根据罗毕塔法,下式没有奇异性,所以用高斯积分易于计算,积分核 已连续变化。
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FEKO微带天线计算实例

FEKO微带天线计算实例

FEKO微带天线计算实例微带天线是一种在微波频段常用的天线结构,它具有体积小、重量轻、制造工艺简单等优点,在无线通信系统和雷达应用中得到了广泛的应用。

在本文中,我将通过FEKO软件来进行微带天线的计算实例。

首先,我们需要选择一种适合的微带天线结构。

在FEKO中,可以选择多种类型的微带天线,如矩形微带天线、圆形微带天线、直线微带天线等。

在本次实例中,我们选择一个矩形微带天线作为研究对象。

矩形微带天线具有结构简单、频率稳定等优点,适合用于无线通信系统中。

在定义了微带天线的几何形状后,我们需要定义天线的材料属性。

在FEKO中,可以选择多种材料来定义天线的特性。

在本次实例中,我们选择常用的FR-4介质作为天线的材料。

FR-4具有较好的介电性能和机械强度,适合用于微波频段的天线设计。

接下来,我们需要定义微带天线的激励方式。

在FEKO中,可以选择多种激励方式来对天线进行激励,如电压源激励、面源激励等。

在本次实例中,我们选择面源激励。

面源激励可以模拟天线所接收到的电磁波条件,能够更真实地模拟天线的工作环境。

在定义了微带天线的激励方式后,我们可以进行计算和仿真了。

在FEKO中,可以使用多种计算方法来对天线进行计算,如时域方法、频域方法等。

对于微带天线的计算,一般使用频域方法进行计算。

频域方法可以得到天线的频率响应和辐射特性,对于天线设计和优化具有较好的效果。

在进行计算和仿真时,我们可以选择多种参数进行分析,如频率响应、辐射图案、波束宽度等。

这些参数可以帮助我们了解天线的性能,并进行天线的优化设计。

在得到了天线的计算结果后,我们可以对天线进行优化设计。

在FEKO中,可以使用多种优化算法来进行天线的优化设计,如遗传算法、粒子群算法等。

优化设计可以帮助我们对天线进行参数调整,以获得更好的性能。

综上所述,FEKO软件可以帮助我们进行微带天线的计算和优化设计。

通过选择合适的天线结构、定义几何参数和材料属性、设置激励方式、进行计算和仿真,以及进行优化设计,我们可以得到满足需求的微带天线。

超宽带定向天线的设计与仿真概要

超宽带定向天线的设计与仿真概要

超宽带定向天线的设计与仿真邱景辉孙博李高飞邓维波(哈尔滨工业大学电子与信息工程学院,哈尔滨 150001摘要:本文设计了一种超宽带定向天线。

利用抛物面天线作为该超宽带定向天线的原型,将抛物面天线的馈电部分设计为指数渐变形式。

给出了该超宽带定向天线的设计思想和设计方法,并对该天线进行了仿真分析。

仿真结果表明,该天线具有非常宽的阻抗带宽和较高的天线增益,且其波束宽度很窄,天线定向特性很好。

这种超宽带定向天线非常适用于超宽带通信、超宽带雷达以及无线电数据监测与管理系统等领域,具有非常广阔的应用前景。

关键词:超宽带天线,定向天线,抛物面天线,指数渐变,高增益Design and Simulation of Ultra-Wideband Directional AntennaQiu Jinghui Sun Bo Li Gaofei Deng Weibo(School of Electronics and Information Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001Abstract: In this paper, an ultra-wideband directional antenna was designed. Paraboloid antenna was adopted as the prototype of this antenna, and feed arms of paraboloid antenna were designed to exponential tapered form. The design method of this ultra-wideband directional antenna was given. And electromagnetic simulation and analyses were performed. Simulation results indicate that this antenna has an extremely wide impedance bandwidth and high gain. The beam width of this antenna is narrow and the directivity is very good. The novel ultra-wideband paraboloid antenna is suitable for ultra-wideband communication, ultra-wideband radar, and radio data monitor and manage systems,and it has broad application prospects.Keywords: Ultra-wideband antenna; Directional antenna; Paraboloid antenna; Exponential tapered line; High gain1 引言近年来,现代雷达及通讯设备的频段及频宽在不断扩展,原有的射电频谱变得非常拥挤,人们急需一种新技术为无线通信开辟一片新天地,超宽带技术恰好具有解决这一问题的潜力[1,2]。

FEKO使用指南FEKO

FEKO使用指南FEKO

一、 FEKO软件简介FEKO是德语FEldberechnung bei Korpern mit beliebiger Oberflache的缩写,意思是任意复杂电磁场计算,适用于复杂形状三维物体的电磁场分析。

FEKO是一款用于3D结构电磁场分析的仿真工具。

它提供多种核心算法,矩量法(MoM)、多层快速多极子方法(MLFMM)、物理光学法(PO)、一致性绕射理论(UTD)、有限元(FEM)、平面多层介质的格林函数,以及它们的混合算法来高效处理各类不同的问题。

FEKO界面主要有三个组成部分:CADFEKO、EDITFEKO、POSTFEKO。

CADFEKO用于建立几何模型和网格剖分。

文件编辑器EDITFEKO用来设置求解参数,还可以用命令定义几何模型,形成一个以*.pre为后缀的文件。

前处理器/剖分器POSTFEKO用来处理*.pre为后缀的文件,并生成*.fek文件,即FEKO实际计算的代码;它还可以用于在求解前显示FEKO的几何模型、激励源、所定义的近场点分布情况以及求解后得到的场值和电流。

FEKO主要有以下典型应用:天线设计:线天线、喇叭和口径天线、反射面天线、微带天线、相控阵天线、螺旋天线、等等;天线布局:实际上,天线总是装在一个结构上的,这会改变天线的“自由空间”辐射性能;EMC/EMI分析:由于MoM中仅仅需要离散电流流过的表面,FEKO非常适合各种类型的EMC仿真;平面微带天线:FEKO采用全波方法分析微带天线,可以精确获得耦合、近场、远场、辐射方向图、电流分布、阻抗等参数;电缆系统:FEKO与CableMod结合起来,可以非常高效地处理系统中的负责电缆束的耦合以及电缆与天线的耦合问题;SAR计算:不同介质参数区域内的场值可以计算出来。

然后这些场值被用于计算规范吸收比(SAR);雷达散射截面(RCS)计算:对于大型目标、地面目标等的RCS雷达散射截面(目标识别)计算也通常是电大尺寸问题,同样,FEKO的混合高频算法对这类问题也有很好的计算效果。

天线仿真数值计算方法

天线仿真数值计算方法

天线仿真数值计算方法天线仿真是一种通过计算机模拟和计算的方法,用于研究和设计无线通信系统中的天线特性。

天线仿真的数值计算方法主要包括有限差分时间域方法(FDTD)、有限元方法(FEM)、矩量法(MoM)和时域积分方程方法(TDIE)等。

其中,有限差分时间域方法(FDTD)是一种广泛应用于天线仿真的数值计算方法。

该方法通过在空间和时间上对波动方程进行差分,将连续的偏微分方程转化为离散的差分方程进行求解。

FDTD方法的优势在于可以同时模拟天线的时域和频域特性,并且对于不规则形状的天线也具有较好的适用性。

有限元方法(FEM)是一种基于分片法的数值计算方法,该方法将连续体划分为有限个子域,并在每个子域上建立一个局部变量函数。

通过求解子域上的局部变量函数得到整体的近似解。

在天线仿真中,有限元方法可以用于求解较复杂结构的天线的电场分布和辐射特性,并可以考虑各种边界条件和材料特性对天线性能的影响。

矩量法(MoM)是一种基于电磁理论的数值计算方法,适用于将天线表面分割为无限小的单元,然后通过对单元面积和电流分布进行积分来求解天线的电场和辐射特性。

矩量法在天线仿真中具有较高的精度,并且可以考虑各种材料特性和结构参数对天线性能的影响。

然而,在处理较大规模的天线问题时,矩量法的计算量较大,需要进行较长时间的计算。

时域积分方程方法(TDIE)是一种基于电磁理论的数值计算方法,适用于求解天线的电场和辐射特性。

该方法通过将天线表面的电流分布分割成许多小面元,然后利用时域积分方程来求解每个小面元的电场分布。

TDIE方法可以考虑较复杂的天线结构和不同材料对电磁波的响应,并且可以模拟天线在时域和频域上的特性。

总之,天线仿真的数值计算方法包括有限差分时间域方法(FDTD)、有限元方法(FEM)、矩量法(MoM)和时域积分方程方法(TDIE)。

这些方法分别适用于不同类型和尺寸的天线,并且可以考虑各种材料特性和结构参数对天线性能的影响。

FEKO在反射面天线的仿真技术与应用

FEKO在反射面天线的仿真技术与应用
- Variables for
dimensions
- Wire, surface and
volume meshing
Import Geometry
- ACIS - AutoCAD DXF drawings - CATIA V4
- CATIA V5
- IGES
- Parasolid
- Pro/ENGINEER
-

STEP Unigraphics
Gerber, 3Di, ODB++
importedCTAoDlelreaandcetogaps in mesh errors
CAD healing
• Simplify tool • Stitching tool • Display unconnected
edges • Repair part
5
.
FEKO产品概述
• 来源于德语:FEldberechnung bei Körpern mit beliebiger Oberfläche • FEKO可用于涉及到任意形状目标体的各种类型电磁场分析问题 • FEKO是Altair公司一款非常与业、先进的高频电磁场仿真工具 • FEKO提供了丰富的求解器,适合于各种类型问题的电磁仿真应用
• 中心频率 • 工作带宽
• 主瓣增益 • 主瓣宽度 • 第一副瓣电平SLL • 交叉极化 • 天线效率 • 前后比(F/B):天线对后瓣抑制的好坏
• 高性能微波天线
• 电压驻波比(VSWR)
• 反射面天线的毁伤(单孔毁伤、多孔毁伤、破片穿孔毁伤、冲击波不破片联合毁伤 等)
• 雷电防护
4
.
目录
• 背景介绍 • 软件介绍 • 主要技术 • 典型应用 • 反射面天线 • 总结

FEKO算法描述

FEKO算法描述

FEKO算法描述
FEKO算法是一种用于评估电磁场的算法。

基本思想是利用一种称为有限元方法(FEM)的科学方法来解决电磁学中的技术问题。

FEKO算法有助评估电磁发射体和接收体之间的电磁波传播,以及计算电磁源、电磁场和电磁辐射的结果。

本文将介绍FEKO算法背后的原理,特性和应用。

一、FEKO算法原理
解决电磁学问题的常用方法是有限元方法(FEM)。

有限元方法是一种不断逼近求解方程组和非线性方程组的数值求解方法,它分解电磁学问题的大面积和空间、时间和频率的复杂性,将其分解成一系列可解的现有子问题。

FEKO算法利用有限元方法(FEM),根据解决电磁学问题时所使用的不同的有限元元素,将复杂的场解决成一系列可解的子问题。

基本思想是:开辟正方形或矩形晶体网格,通过这些晶体网格,将电磁学问题中的复杂的技术形式分解成一系列可解的子问题。

FEKO算法使用有限元元素和归一化方程组,应用全波形数值积分技术,结合适当的技术,评估电磁发射体和接收体之间的电磁波传播,以及计算电磁源、电磁场和电磁辐射的结果。

二、FEKO算法特性
FEM算法很容易把复杂的电磁学问题分解成一系列可解的子问题,较大的技术效果。

FEKO算法设置及其总结

FEKO算法设置及其总结

. 求解设置FEKO默认的求解方法是矩量法(MOM),另外还有多层快速多极子方法(MLFMM)、物理光学法(PO)、一致性绕射理论(UTD)、有限元(FEM)等计算方法。

通过选择主菜单solution 中的solution settings或者在树形结构中右键solution选择solution settings来设置数据存储精度和计算方法,若需要用矩量法进行计算,则不需要设置算法。

精度以及各种方法的选择界面分别见图2-10、2-11、2-12、2-13。

在数据存储精度的选择上,一般来说选用单精度即可,除非FEKO的内核给出警告要求转换为双精度。

如果选择了Store/re-use solution,FEKO会保存求解参数。

如果模型没有改变,这些系数可以被用于计算不同的结果(近场、远场等)而不用再重新计算这些参数。

对于小模型,这些参数一般不需要。

对于大模型,保存这些参数可以节省很对计算时间,但是同时也长生了很大的*.str文件。

首要的选择取决于在同一个模型中需要计算不同结果的频繁程度。

图2-10 数据存储精度对话框图2-11多层快速多极子算法设置对话框图2-12有限元算法设置对话框图2-13高频算法设置对话框用MLFMM标签可以激活多层快速而多极子并进行必要的设置。

MLFMM能够比MOM 更快地解决复杂的、高频的问题。

只有当MLFMM得标签被激活时,这个标签的的参数才是激活的。

MLFMM基于分层的数组算法,并且FEKO自动确定每个模型的理想层数。

如果模型不集中,可以通过手动组更改Box size in wavelengths时期集中。

建议使用0.23的起始点,并且值要求不小于这个值。

在Advanced solver settings中可以设置迭代次数、迭代精度和预处理器。

FEKO的MLFMM提供了两种预处理器,即SPAI和ILU。

注意这些参数的设置不管是在精确度上还是在解决的时间上都会产生明显得结果,对MLFMM不是很了解的最好使用默认设置。

大型抛物面天线的FEKO仿真计算概要

大型抛物面天线的FEKO仿真计算概要

馈源方向图可以作为激励引入。

大型抛物面天线的FEKO仿真计算发表时间:2009-8-8 作者: 陈鑫*余川来源: 安世亚太关键字: FEKO 仿真抛物面天线方向图本文利用FEKO 软件仿真计算得到了抛物面天线的方向图。

在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图做为激励加入, FEKO 软件的这一特点不但提高了计算速度、节约了所需要的系统资源,也为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。

1 前言在电子对抗、跟踪遥测等工程应用领域内,由于抛物面天线具有发射功率大、副瓣较低、结构简单易加工、相关技术较成熟等优点,常常被选做发射天线或者阵列单元。

在频率较高频段,特别是C 波段以上的频段,其波长已经在10 厘米以内,对于直径在一米以上的大型抛物面天线或者天线阵列来说,市面上其他电磁场仿真软件在对于电大天线的仿真计算能力很弱,有些根本无法计算,而FEKO 软件恰恰弥补了这一空白。

本文利用FEKO 软件仿真计算得到了直径为110 厘米的抛物面天线方向图(X 波段),在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图数据文件做为激励加入,抛物面表面采用PO 算法,大大提高了计算效率,节省了所需硬件资源,为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。

2 馈源仿真计算对于传统前馈抛物面的仿真,一般都是将喇叭馈源和抛物面整体建模、整体计算的方法。

在计算机硬件资源和时间允许的情况下,其优点是操作简单,直接得出计算结果;但是如果需要计算天线阵列或者更大的抛物面天线,也许对于计算机资源要求就太高,往往无法满足需要。

因此,我们首先用SABOR 软件快速设计喇叭几何尺寸,计算喇叭的大致远场方向图和增益(图1)。

在FEKO 中用MLFMM 计算该尺寸的喇叭方向图,如图2 所示,计算结果与设计一致,满足下一步计算要求。

图1 喇叭设计尺寸和预计增益图2 FEKO 计算喇叭馈源方向图3 抛物面仿真计算得到馈源数据文件后,以激励的方式将文件导入抛物面模型中,馈源位于抛物面焦点处,如图3所示。

4. 反射面天线计算_近场等效(FEKO入门资料)

4. 反射面天线计算_近场等效(FEKO入门资料)

添加AP卡定义近场等效源定义
(原波导喇叭天线的左侧近场参考面)
第四个源
添加AP卡定义近场等效源(下部) 添加标题
• • 设定变量xstart_point循环值
– #xstart_point=#xstart_point+#nx*#nz
添加AP卡定义近场等效源定义
(原波导喇叭天线的下部近场参考面)
第五个源
添加标题 定义近场等效源
• •
运行prefeko,然后打开reflector_near.pre文件 在FR卡下方添加AP卡
添加AP卡定义近场等效源(后部) 添加标题
• • 设定变量xstart_point的初值为1:
– 添加 #xstart_point=1
添加AP卡定义近场等效源定义
(原波导喇叭天线的后部近场参考面)
添加AP卡定义近场等效源(上部) 添加标题
• • 设定变量xstart_point循环值
– #xstart_point=#xstart_point+#nx*#nyຫໍສະໝຸດ 添加AP卡定义近场等效源定义
(原波导喇叭天线的上部近场参考面)
第六个源
添加标题 后处理观察等效源设置
• 保存 reflector_near.pre文件 • 运行prefeko • Postfeko(Alt+3),查看后处理
• • 设定变量xstart_point循环值
#xstart_point=#xstart_point+#ny*#nz
添加AP卡定义近场等效源定义
(原波导喇叭天线的右侧近场参考面)
第三个源
添加AP卡定义近场等效源(左侧) 添加标题
• • 设定变量xstart_point循环值
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馈源方向图可以作为激励引入。

大型抛物面天线的FEKO仿真计算
发表时间:2009-8-8 作者: 陈鑫*余川来源: 安世亚太
关键字: FEKO 仿真抛物面天线方向图
本文利用FEKO 软件仿真计算得到了抛物面天线的方向图。

在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图做为激励加入, FEKO 软件的这一特点不但提高了计算速度、节约了所需要的系统资源,也为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。

1 前言
在电子对抗、跟踪遥测等工程应用领域内,由于抛物面天线具有发射功率大、副瓣较低、结构简单易加工、相关技术较成熟等优点,常常被选做发射天线或者阵列单元。

在频率较高频段,特别是C 波段以上的频段,其波长已经在10 厘米以内,对于直径在一米以上的大型抛物面天线或者天线阵列来说,市面上其他电磁场仿真软件在对于电大天线的仿真计算能力很弱,有些根本无法计算,而FEKO 软件恰恰弥补了这一空白。

本文利用FEKO 软件仿真计算得到了直径为110 厘米的抛物面天线方向图(X 波段),在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图数据文件做为激励加入,抛物面表面采用PO 算法,大大提高了计算效率,节省了所需硬件资源,为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。

2 馈源仿真计算
对于传统前馈抛物面的仿真,一般都是将喇叭馈源和抛物面整体建模、整体计算的方法。

在计算机硬件资源和时间允许的情况下,其优点是操作简单,直接得出计算结果;但是如果需要计算天线阵列或者更大的抛物面天线,也许对于计算机资源要求就太高,往往无法满足需要。

因此,我们首先用SABOR 软件快速设计喇叭几何尺寸,计算喇叭的大致远场方向图和增益(图1)。

在FEKO 中用MLFMM 计算该尺寸的喇叭方向图,如图2 所示,计算结果与设计一致,满足下一步计算要求。

图1 喇叭设计尺寸和预计增益
图2 FEKO 计算喇叭馈源方向图
3 抛物面仿真计算
得到馈源数据文件后,以激励的方式将文件导入抛物面模型中,馈源位于抛物面焦点处,如图3所示。

抛物面计算过程中在Meshes 处选用PO 算法,这样在X 频段范围内可以提高计算效率,减少硬件资源占用量,例如在该模型中,FEKO 进行运算只需要内存20M 左右。

经过计算得到抛物面天线远场方向图,增益>35dB, 副瓣电平低于主瓣约25dB,达到了设计要求。

抛物面天线远场方向图见图4所示。

图3 抛物面仿真示意图
图4 抛物面仿真方向图
4 结论
本文利用FEKO 软件对X 波段抛物面天线进行仿真计算。

在计算过程中,使用喇叭馈源方向图做为激励源来照射抛物面,大大减小了计算过程中计算机资源占用量,提升了计算效率。

使得在个人PC 机上计算抛物面天线阵列(例如:由抛物面单元组成的5 米×5 米左右的天线阵列)成为可能。

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