FEKO应用2-圆波导圆极化天线
一种宽带宽波束双圆极化天线设计
一种宽带宽波束双圆极化天线设计杨国栋;宋跃【摘要】针对卫星移动通信系统,文中设计了一种新型圆极化微带天线.通过使用四臂“L”形探针、寄生层叠结构和带状线馈电网络实现了宽带、宽波束和双圆极化工作.对原理样机进行测试,结果表明,天线在20％的工作带宽内电压驻波比＜2.0∶1,轴比＜3.2 dB,3 dB波束宽度＞120°.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2015(028)006【总页数】3页(P144-146)【关键词】卫星通信;L形探针;双圆极化【作者】杨国栋;宋跃【作者单位】中国电子科技集团公司第54研究所天线伺服部,河北石家庄050081;中国电子科技集团公司第54研究所天线伺服部,河北石家庄050081【正文语种】中文【中图分类】TN927+.2随着卫星通信事业的发展，出现各种卫星通信终端，宽带宽波束成为该类天线必备的指标要求。
工程中适用的天线结构形式包括螺旋天线、十字振子天线具有宽波束特性，但或多或少的存在着工作带宽窄［1－3］，剖面高，波束宽度窄等缺点［4－6］。
另外由于天线的匹配带宽和轴比带宽不重合，天线的实际工作带宽往往不能满足应用需要［7－10］。
本文设计的宽带宽波束天线，采用四臂L形探针对层叠结构的介质基片进行馈电，并使用带状线宽带置相网络实现了双圆极化工作。
在探针周围加入了圆柱形金属腔体，抑制了天线的表面波和高次模。
在20%的相对带宽内实现了电压驻波比＜2.0，波束宽度＞120°，轴比＜3.2 dB，满足了卫星通信的应用要求。
1 天线设计天线的整体结构示意图如图1所示。
天线由介质基片、L形振子、反射腔、馈电网络等4部分组成。
天线外廓尺寸为φ120 mm×30 mm。
图1 天线结构示意图采用两层寄生金属贴片、增加微带天线的厚度和耦合馈电方式，来展宽工作带宽。
天线的匹配特性可通过调整金属贴片的间距和大小获得。
为进一步降低微带天线金属贴片至底板的距离，选用介电常数相对较高的(ε=3.5)的介质基片，使天线至底板间的距离降低至25 mm，约为中心频率对应波长的17%。
FEKO在直升机天线布局中的应用
FEKO在直升机天线布局中的应用
韩凯
【期刊名称】《直升机技术》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】电磁仿真软件FEKO具有强大的电磁场计算分析能力.以直升机载航管应答天线和无线电高度表天线为例,研究了FEKO在直升机天线布局设计中的应用,给出了FEKO中的模型建立方法,通过仿真计算天线辐射方向图和隔离度及其分析,说明FEKO可完成天线布局的优化设计.研究中的试验测量结果与仿真计算结果基本吻合,验证了FEKO进行直升机天线布局仿真方法的合理性和可行性.
【总页数】7页(P31-36,46)
【作者】韩凯
【作者单位】中国直升机设计研究所,江西景德镇333001
【正文语种】中文
【中图分类】V241.02
【相关文献】
1.FEKO在卫星天线集合EMC设计中应用 [J], 符建明;刘鹏宇
2.悬停回转试飞方法在直升机超短波天线方向图测试中的应用 [J], 尹建峰;唐彩虹;孟超
3.FEKO在航天航空天线仿真中的应用 [J], 肖运辉;李奕
4.FEKO在卫星天线集合EMC设计中应用 [J], 符建明;刘鹏宇
5.FEKO在天线设计中的应用 [J], 郑立志
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FEKO应用2-圆波导圆极化天线上课讲义
F E K O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-MLFMM1.3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_rHeight(H)：wg_LLabel：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_r0Height(H)：horn_LTop radius (Rt): horn_rLabel：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 sizeMesh size: lam/15点击“OK”按钮。
FEKO在无线电高度表天线仿真中的应用
或L （dB）=10lg
Pt 。 Pr
2.1 天线隔离度的工程计算方法
在工程应用中，根据影响手法天线间隔离的各种因素，可根据下式来计算收发天线之 间的隔离度。
L(dB) Lp Ld Gt Gr 20lg[
] Ldiffraction +SFw Gt t , t Gr r , r 4 D
] Ldiffraction +SFw 为收发天线 4 D
其中 L 为天线隔离度； L p 为收发天线间的极化衰减； 20lg[
间的空间隔离，由收发天线间的距离 D，绕射衰减 Ldiffraction 、遮挡衰减 SFw 和分析频率 等因 素决定；Gt 和 Gt t , t 为发射天线在接收方向的功率增益；Gr 和 Gr r , r 为接收天线在发 射方向上的功率增益。
素的存在，天线之间隔离度的分析工作一直也是难点。本文以卫星通信收发天线为例，利用 Altair 公司的 FEKO 软件对天线装机前后进行仿真，通过对卫星通信收发天线进行建模与简 化，网格的划分得到仿真模型，计算得到卫星通信收发天线之间的天线隔离度，为整机系统 的电磁兼容分析做准备。
关键词: Altair FEKO，天线隔离度，仿真，建模 Abstract: To analyze the isolation between antennas is an important work in airplane
6 参考文献
[1] 伍裕江 ,叶海欧等 .天线垂直隔离度 [C]. 2009 年全国天线年会会议论文集 , 2009,1881190 [2] FEKO 在航天航空天线仿真中的应用 肖运辉 李奕 系统仿真技术 2008 年 03 期 203~207 [3] 闫照文，苏东林，袁晓梅编 《FEKO5.4 电磁场分析技术与实例详解》中国水利水电出 版社 2009 [4] 韩凯.FEKO 在直升机天线布局中的应用.直升机技术，2014 年 03 期 31-36
微波仿真论坛_微波仿真论坛_feko5.4新例子（25,27,28,29,30）
微波仿真论坛_微波仿真论坛_feko5.4新例⼦（25,27,28,29,30）25 喇叭馈电⼤尺⼨反射镜⽤波导管端⼝激励的圆柱喇叭被⽤于激励⼀个频率为12.5Ghz的抛物⾯反射器。
反射器与喇叭天线分离很远⽽且电尺⼨很⼤（直径为36个波长）。
模型如下图25-1。
这个模型为了阐述某些feko中为了减少⼤尺⼨模型需要的资源⽽提供的技术。
图25-1圆喇叭和抛物线反射器弄清楚如何解决和近似这个问题来减少所需资源是很重要的。
某些技术可以⽤来减少资源的需求如下：●对于⼤尺度模型运⽤快速多层多极⼦（MLFMM）代替矩量法。
运⽤快速多层多极⼦能够减少相当多的内存。
（快速多层多极⼦的求解可以参照章节25.4的求解结论。
）●物理光学法（PO）可以⽤于替代计算部分模型。
⽤PO⽅法代替MOM计算将进⼀步减⼩资源的需求。
●分解问题并且运⽤等效源。
可⾏的等效源如下：—孔点源：运⽤等效原理，在区域边界上，⽤等效的电磁场源代替这个区域。
—球模式源：远场认为是外加源。
25.1 MOM喇叭和PO反射器先前的例⼦建⽴了喇叭和盘。
喇叭使⽤MOM⽅法模拟⽽盘反射器⽤PO⽅法模拟。
●freq = 12.5e9 (⼯作频率)●lam = c0/freq (⾃由空间波长)●lam_w = 0.0293 (波导波长)●h_a = 0.51*lam (波导半径)●h_b0 = 0.65*lam (椎⼝孔底半径)●h_b = lam (椎⼝孔上⽅半径)●h_l = 3.05*lam (椎⼝孔长度)●phase_centre = -2.6821e-3 (喇叭相位中⼼)●R = 18*lam (反射器半径)● F = 25*lam (反射器焦点长度)● w_l = 2*lam w (波导管长度)建⽴喇叭步骤如下：●沿z 轴建⽴cylinder ，基本中⼼为（0，0，-w_l-h_l ），半径为h_a ，⾼度为w_l ，标记为the cylinder waveguide 。
FEKO应用1_方波导圆天线
FEKO应用1：天线系列内容：方波导圆极化天线一、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（方波导）1.2计算方法描述：采用矩量法-MoM1.3计算参数：计算该类天线的左旋、右旋辐射方向图。
二、主要流程：启动CadFEKO，新建一个工程：square_waveguide_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：定义长度单位：默认为m点击菜单“Home”中的图标按钮“Model unit”，在“Model unit”对话框中，选择millimetres(mm)；图2：长度单位设置为mm2.2：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=2.8e9长度缩放系数：sf =0.001工作波长：lam = c0/freq/sf波导宽度：wg_a=70波导长度：wg_h=100图3：变量定义2.3：模型建立：方波导天线模型建立：点击菜单“Construct”，选择“Cuboid”，弹出“Create Cuboid”对话框：在“Geometry”标签：Base corner: (U: -wg_a/2; V: -wg_a/2; N: 0.0)Width(W)：wg_aDepth(D)：wg_aHeight(H)：wg_hLabel：square_wg点击“Create”。
图4：定义方波导天线在3D视图中，选中新建模型square_wg的顶部面元（z=wg_h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，选中新建喇叭天线“square_wg”的最底部面元（z=0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 sizeMesh size: lam/13点击“OK”按钮。
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-MLFMM1.3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_rHeight(H)：wg_LLabel：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_r0Height(H)：horn_LTop radius (Rt): horn_rLabel：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 sizeMesh size: lam/15点击“OK”按钮。
FEKO在天线设计中的应用
天线整体的辐射特性。 ２） 远 场 作 为 二 次 激 励 源 远 场 用 （ 等效） 先对喇叭和次反射面用矩量法求 解 ， 方 案 １不 同 的 是 ， 里 计 算 喇 叭 与 这 与次反射面的远场辐射方向图， 见图２ ａ） ｃ） 然 后 将 计 算 所 得 的 远 场 辐 射 和 ； 方向图作为激励， 对主反射面应用 并 物理光学法进一步求解， 出卡塞格 得 仑天线整体的辐射特性。
六、结论
设计性能优越的天线设计离不开 性能优越的仿真工具， ＦＥＫＯ正是为天 线设计者提供了这样一个功能强大且 使用方便的仿真工具。 ＦＥＫＯ基于完全 的矩量法， 有高效的多层快速多极 拥 子法， 将矩量法与高频分析方法相 并 结合， 因此可以快速、 精确地分析各种 类型天线。 使是对于分析具有极大 即 挑战性的电大尺寸问题， ＦＥＫＯ也从分 析方法和分析策略上提供了多种解决 方案， 出了令人满意的结果。 给 ■
ＣＡＤ／ＣＡＭ 与制造业信息化・ｗｗｗ．ｉｃａｄ．ｃｏｍ．ｃｎ
产生巨大的未知量数目， 致高阶线 导 性方程组无法求解。 于电大尺寸问 对
133
厂商观点 EnterpriseÕs View
题的有效求解方法是快速算法， 多 如 层快速多极子法， 以及高频方法， 如物 理光学法、 一致性绕射理论等。 高频方 法不需要求解线性方程组， 内存要 对 求低， 计算速度快且结果精确。 ＡＮＳＹＳ ＦＥＫＯ 提 供 以 下 多 种 方 案 来处理电大尺寸电磁场分析问题， 以 及电大尺寸与电小尺寸混合结构的电 磁场分析问题。 （１）多层快速多极子法（ＭＬＦＭＭ ） 假定Ｎ为未知量的数目， 矩量法所 需 的 内 存 规 模 是 Ｎ＊Ｎ， ＣＰＵ 运 行 时 间 是 Ｎ＊Ｎ＊Ｎ；而 多 层 快 速 多 极 子 法 内 存 需 求 量 是 Ｎ＊ｌｏｇ Ｎ） ＣＰＵ运 行 时 间 是 （ ， Ｎ＊ｌｏｇ（ Ｎ）＊ｌｏｇ（ Ｎ） 。同 时 ，多 层 快 特别巨大的电磁场分析问题， 星载 如 天线中太阳板对卫星天线辐射性能的 影响等。 （ ４） 题 分 解 法 问 ＦＥＫＯ 处理电大尺寸问题的一个 突出特色是可以将大问题分解成子问 题进行分别处理， 大降低了计算的 大 复杂度。 如， 于反射面天线， 户 例 对 用 可以将馈源部分与反射面部分分开考 虑 首先分析馈源部分， ： 并将馈源的辐 射结果以辐射近场或远场的形式存储 起 来；然 后 分 析 电 大 尺 寸 的 反 射 面 部 分， 时只需将馈源的辐射结果作为 这 反射面的激励源即可分析出整个反射 面天线的辐射结果。 样做的一个好 这
基片集成波导双圆极化贴片天线的设计与实现
基片集成波导双圆极化贴片天线的设计与实现张建国;钱祖平;关东方【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》【年(卷),期】2016(014)001【摘要】为了提高通信系统的通信容量,设计了一种基片集成波导(SIW)双圆极化贴片天线.该天线由耦合器、贴片天线构成.基于空腔模型研究,耦合器采用SIW结构,其输出端信号在较宽的带宽内具有良好的稳定性;在分析微带天线理论基础上,引入贴片天线作为辐射单元,结构简单,易于实现;在传输线模型理论中,天线输入端口采用共面波导(CPW)的转换结构是必不可少的,可以直接与SMA转接头相连,方便测试.该天线可以根据其应用需求调整工作极化方式,可以实现左旋圆极化(LHCP)和右旋圆极化(RHCP).通过测试加工后的天线验证了仿真数据.结果表明,该天线相对带宽超过18％(19.5 GHz～23.5 GHz),在工作频率范围内,轴比参数小于2,可实现增益7.4 dB.【总页数】5页(P76-80)【作者】张建国;钱祖平;关东方【作者单位】中国人民解放军理工大学通信工程学院,江苏南京210007;中国人民解放军理工大学通信工程学院,江苏南京210007;中国人民解放军理工大学通信工程学院,江苏南京210007【正文语种】中文【中图分类】TN821+.1【相关文献】1.一种用于共形相控阵的宽频带宽波束双圆极化微带贴片天线 [J], 郭健;沈泉2.基片集成波导双圆极化贴片天线的设计与实现 [J], 张建国;钱祖平;关东方;3.一种用于共形相控阵的宽频带宽波束双圆极化微带贴片天线 [J], 郭健;沈泉4.一种2.4GHz圆极化微带贴片天线的设计与实现 [J], 任丽红;王浩5.基于超表面的双频双圆极化贴片天线设计 [J], 刘双兵;余建立;崔颖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
FEKO端口激励方式及算法选择
FEKO系列培训教程-06
Edge port – Vivaldi 天线（1）
• FEKO中的模型及Edge port设置
电流 流向
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4
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FEKO系列培训教程-06
Edge port – Vivaldi 天线（2）
• 10G，E-plane，H-plane方向图 VS. HFSS
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FEKO系列培训教程-06
FEKO培训系列教程
端口设置与算法选择
EMSS CHINA
概述：
• FEKO
– FEKO集合多种方法 • 高频近似方法 • 数值方法
– FEKO中的端口 • Wire port • Edge port • Waveguide port • Microstrip port • FEM port • 近场等效 • 远场等效 •…
• PO Æ 三角形网格 • GO Æ 三角形网格（与频率无关，仅需描述几何模型） • UTD Æ 无需网格剖分 • 薄介质片
• 2x4 波导缝隙阵,8.933GHz
Electric field in x-directed
6
Waveguide port —— 波导缝隙阵(2)
[1] ‘The Design of Small Slot array’ IEEE AP.Vol.26,no.2
3／23
3
EMSS中国
Edge port
• 通用的激励方式
– 定义两组面上电流流向 – 应用广泛
• 同轴馈电、微带天线、平面 螺线天线等
• 原理：
– 在两组三角形（Positive， Negative）公共边上定义
052_用Ansys Feko对波导缝隙阵天线的设计与仿真
2006年用户年会论文用Ansys Feko对波导缝隙阵天线的设计与仿真顾俊梁子长目标与环境电磁散射国防科技重点实验室航天科技集团公司八院八0二所上海200438[摘要] 本文叙述了波导缝隙阵天线的主要设计过程。
借助Ansys的高级电磁仿真软件FEKO 对天线进行了设计和仿真计算，并与实测数据进行了比较，仿真结果与实际结果吻合,结果说明了该方法的有效性及FEKO软件的高效、准确性。
[关键词] Ansys、Feko、波导缝隙阵、设计与仿真The Design and Simulation of Slot Array AntennaUsing Ansys FekoGu Jun LIANG Zi-chang(China Astronautics Science And Technology Group，No.802 Research Institute of Shanghai Academy of Spaceflight Technology ,Shanghai200438,China ) [Abstract]This paper introduces the main design procedure of slot array. Antenna are designed and simulated by dint of advance electromagnetic FEKO software of Ansys company, the calculated results are consistent with the result from measured data, which assure validity of the method, high effectivity and accuracy of FEKO.[Keyword] Ansys、Feko、slot array、design and simulation1前言波导馈电的缝隙阵天线自第二次世界大战以后有很大发展。
具有双向同旋、双圆极化波辐射特性的金属波导天线[发明专利]
![具有双向同旋、双圆极化波辐射特性的金属波导天线[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f5bfca9402768e9950e7389c.png)
专利名称：具有双向同旋、双圆极化波辐射特性的金属波导天线
专利类型：发明专利
发明人：赵阳,张志军,李越,冯正和
申请号：CN201310150890.X
申请日：20130426
公开号：CN103247858A
公开日：
20130814
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种具有双向同旋、双圆极化波辐射特性的金属波导天线，包括：两端开口的正方形口面金属波导、安装在金属波导内侧壁上的介质片、安装在介质片上的长宽相等的矩形的上臂金属片和下臂金属片、连接上臂金属片和下臂金属片的带有四个端口对其馈电的180°环形耦合器网络，所述180°环形耦合器网络上设置有第一馈电端口和第二馈电端口，本发明采用双端口的馈电结构实现双圆极化波辐射，并且每种旋向的圆极化波均具有双向同旋和双向等增益的辐射特性。
申请人：清华大学
地址：100084 北京市海淀区100084信箱82分箱清华大学专利办公室
国籍：CN
代理机构：西安智大知识产权代理事务所
代理人：贾玉健
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双频点圆波导圆极化器优化设计
双频点圆波导圆极化器优化设计
孙慧峰;鄢泽洪;张小苗
【期刊名称】《空间电子技术》
【年(卷),期】2003(000)003
【摘要】随着金属膜片式圆波导圆极化器在卫星通信中的应用越来越广泛,针对圆波导中金属膜片电磁特性严格求解上的困难,提出一种采用多次拉格郎日插值和最佳一致多项式逼近的分析和优化方法,通过网络级联求解,以很快的速度得到满足工程应用的8对膜片双频双圆极化器参数、结构设计和性能仿真结果.在3:2的两点频上轴比理论上可做到0dB,在两频点4%的带宽内轴比小于0.5dB.若增加膜片数量,性能可进一步提高.
【总页数】5页(P54-58)
【作者】孙慧峰;鄢泽洪;张小苗
【作者单位】西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室,西安,710071;西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室,西安,710071;西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室,西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN82
【相关文献】
1.矩形波导到圆波导模式变换器的优化设计 [J], 陈冬冬;孙永志;牛斌;杨鸿生
2.高阶圆波导模式圆极化器的研究 [J], 吴泽威;李浩;付华;徐建华;李家胤
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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-MLFMM1.3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_rHeight(H)：wg_LLabel：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_r0Height(H)：horn_LTop radius (Rt): horn_rLabel：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 sizeMesh 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“Createport->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 onlyFundamental mode:Magnitude: 1.0Phase: 0Rotation: 0点击AddLabel：WaveguideExcitation1图9：定义端口激励Fundamental mode:Magnitude: 1.0Phase: 90Rotation: 90点击AddLabel：WaveguideExcitation2点击“Create”。
图10：定义端口激励求解设置：在“Configuration specific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Far fields”，弹出“Request far fields”对话框：点击“3D Pattern”按钮；修改theta 的Increment：2Phi的Increment：5.0Label：ff3D点击“Create”。
图11：远场方向图求解设置-3D Pattern2.5：网格划分：点击菜单“Mesh->Create mesh”弹出“Create mesh”对话框，设置如下：网格剖分方法Mesh size : Custom三角形单元尺寸：Triangles edge length: lam/8点击：Mesh 生成网格。
图12：定义网格划分2.6：设置计算方法点击菜单“Solve/Run”中的“Solver Settings”，弹出“Solver Settings”对话框，进入“MLFMM/ACA”标签：勾选：Solve model with the multilevel fast multipole method (MLFMM)点击“OK”图13：设置计算方法为MLFMM2.7：提交计算：进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。
可以选择并行模式（有指导老师演示如何设置并行或查看相应的手册说明-如：“FEKO软件安装中文手册”）。
2.8：后处理显示结果：计算完成之后，点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”或快捷键“Alt+3”，启动后处理模块PostFEKO显示结果。
显示2D结果：在“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，点击“Far field->ff3D”，会在直角坐标系中直接显示phi=0度极化平面上的2D增益方向图，在右侧控制面板的Traces区域，自动生成ff3D，选中Trace：ff3D，在控制面板中进行设置：可以看到并修改为：Independent axis(Horizontal): Theta(wrapped)Fixed-Phi: 0 deg(wrapped)勾选：LHC勾选：dB图14：XOZ平面辐射方向图-左旋圆极化在右侧控制面板的Traces区域，选中ff3D，点击快捷键“Ctrl+K”复制成ff3D_1，选中ff3D_1，在右侧控制面板中，修改设置为：勾选：RHC勾选：dB图15：XOZ平面辐射方向图-右旋圆极化在“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph2”，点击“Far field->ff3D”，在右侧控制面板的Traces区域，自动生成ff3D，选中Trace：ff3D，在控制面板中进行设置：可以看到并修改为：Independent axis(Horizontal): Theta(wrapped)Fixed-Phi: 90 deg(wrapped)勾选：LHC勾选：dB图16：YOZ平面辐射方向图-左旋圆极化在右侧控制面板的Traces区域，选中ff3D，点击鼠标右键，选择“Duplicate trace”复制成ff3D_1，选中ff3D_1，在右侧控制面板中，修改设置为：勾选：RHC勾选：dB图17：YOZ平面辐射方向图-右旋圆极化显示该波导结构的模式：在“Home”菜单，点击“Out file”中的“Circular_waveguide_TE11_LHC.out”文件，直接打开该文件，拉动右侧的滑动条，显示如下内容：图18：模式分布进入“Home”菜单，点击“Save project”，保存计算结果文件为：“Circular_waveguide_TE11_LHC.pfs”，关闭Postfeko。
2.9：高次模圆极化-修改设置：在CadFEKO中，始菜单的“Save as”按钮，把工程“Circular_waveguide_TE11_LHC.cfx”另存为“Circular_waveguide_TE21_LHC.cfx”。
2.9.1：修改激励设置在左侧树型浏览器，切换到“Configuration”，展开“Global->Sources”节点，删除“WaveguideExcitation2”，双击已经建立的“WaveguideExcitation1”，弹出“Modify waveguide excitation”对话框：选择：Specify modes manually按照下述列表中的值进行设置Label：WaveguideExcitation1点击“OK”。
图19：修正激励设置2.10:提交计算进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。
2.11：后处理显示结果：计算完成之后，点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”或快捷键“Alt+3”，启动后处理模块PostFEKO显示结果。
显示2D结果：在“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，点击“Far field->ff3D”，会在直角坐标系中直接显示phi=0度极化平面上的2D增益方向图，在右侧控制面板的Traces区域，自动生成ff3D，选中Trace：ff3D，在控制面板中进行设置：可以看到并修改为：Independent axis(Horizontal): Theta(wrapped)Fixed-Phi: 0 deg(wrapped)勾选：LHC勾选：dB图20：XOZ平面辐射方向图-左旋圆极化在右侧控制面板的Traces区域，选中ff3D，点击快捷键“Ctrl+K”复制成ff3D_1，选中ff3D_1，在右侧控制面板中，修改设置为：勾选：RHC勾选：dB图21：XOZ平面辐射方向图-右旋圆极化进入“Home”菜单，点击“Save project”，保存计算结果文件为：“Circular_waveguide_TE21_LHC.pfs”，关闭Postfeko。