FEKO应用2-圆波导圆极化天线

FEKO应用2：天线系列

内容：圆波导圆极化天线

一、模型描述

1.1模型描述：

图1：波导圆极化天线-全模型示意图

1.2计算方法描述：

采用矩量法-MLFMM

1.3计算参数：

圆波导主模圆极化-TE11模式12.5GHz

高次模圆极化-TE21模式 15GHz

计算该类天线的圆极化辐射方向图。

二、主要流程：

启动CadFEKO，新建一个工程：Circular_waveguide_TE11_LHC.cfx，在以下的各个操作过程中，可以即时保存做过的任何修正。

2.1：定义变量：

在CadFEKO中左侧的树型浏览器中双击“Variables”节点，依次定义如下变量：工作频率：freq=12.5e9

工作波长：lam = c0/freq

波导波长：lam_w=0.0293

圆波导半径：wg_r=0.51*lam

圆波导高度：wg_L=2*lam_w

开口圆喇叭开口半径：horn_r=lam

开口圆喇叭底部半径：horn_r0=0.65*lam

开口圆喇叭高度：horn_L=3.05*lam

图2：变量定义

2.2：模型建立：

圆波导天线模型建立：点击菜单“Construct”，选择“Cylinder”，弹出“Create Cylinder”对话框：

在“Geometry”标签：

Base centre (B): (U: 0.0; V: 0.0; N: -wg_L-horn_L)

Radius (R)：wg_r

Height(H)：wg_L

Label：waveguide

点击“Create”;

点击“F5”快捷键，在3D视图中适中显示模型。

图3：定义圆波导天线波导部分

点击菜单“Construct”，选择“Cone”，弹出“Create Cone”对话框：在“Geometry”标签：

Base centre (B): (U: 0.0; V: 0.0; N: - horn_L)

Base Radius (Rb)：horn_r0

Height(H)：horn_L

Top radius (Rt): horn_r

Label：flare

点击“Create”;

图4：定义圆波导天线波导部分

在左侧树型浏览器中，展开“Model->Geometry”节点，同时选中新建的模型“waveguide”和“flare”，点击鼠标右键“Apply->Union”（或直接点击键盘的U键），把新生成的模型更名为“horn”；

在左侧树型浏览器中，选中模型“horn”，点击鼠标右键，选择“Apply->Simplify”，弹出“Simplify geometry”对话框，采用默认设置，进行模型冗余处理，（会删除模型waveguide 和flare中间的公共面-因为该面的前向和后向区域材料相同，且该面的属性也与前后向区域材料相同）；

在3D视图中，选中新建模型horn的顶部面元（z=0的面），点击鼠标右键，选择“Del”，删除该面元;

图5：删除顶部面元

在3D视图区域，进入面选模式（光标定在模型的某一面上，依次点击鼠标左键，可以在体选、面选上自动切换），选中新建喇叭天线“horn”的最底部面元（z=-(wg_h+horn_L)的面元），点击鼠标右键，选择“Properties”，弹出“Face properties”对话框：进入“Meshing”标签：

勾选：Local mesh size

Mesh size: lam/15

点击“OK”按钮。

图6：定义波导端口网格

2.3：设定波导端口：

在3D视图区域，把模型移动和缩放到适合的角度，点击鼠标左键自动切换到面选模式，选中新建圆波导天线底部面元（z=-(wg_h+horn_L)的面元），点击鼠标右键，选择“Create

port->Waveguide port”，弹出“Create waveguide port”对话框：

图7：定义波导端口

不勾选“Propagation direction opposite to normal”，目的是要使得该面添加的波导信号是向里传播的，即：红色箭头朝里。

Label: Port1

点击“Create”

图8：定义波导端口

2.4：电参数设置：

在左侧树型浏览器中，由“Construct”切换到“Configuration”：

工作频率设置：展开“Global”，双击“Frequency”，弹出“Solution frequency”对话框：选择：Single frequency;

Frequency (Hz): freq

点击OK

激励设置：在“Global”中，选中“Sources”点击鼠标右键选择“Waveguide excitation”，弹出“Add waveguide excitation”对话框：

选择：Excite fundamental mode only

Fundamental mode:

Magnitude: 1.0

Phase: 0

Rotation: 0

点击Add

Label：WaveguideExcitation1

图9：定义端口激励

Fundamental mode:

Magnitude: 1.0

Phase: 90

Rotation: 90

点击Add

Label：WaveguideExcitation2

点击“Create”。