基于FEKO仿真软件的双曲余割平方反射面天线的快速建模仿真
丁 桥_基于FEKO的卡塞格伦天线仿真设计
Key words: FEKO，cassegrain antenna，MLFMM，PO-MoM
1 引言
反射面天线具有高增益、 低旁瓣的方向图特性， 且易被设计成各种波束形状而广泛应用 于高分辨率雷达和远距离智能探测系统中。 卡塞格伦天线是双反射面天线的一种， 不仅具有 单反射面天线结构简单、设计灵活的优点，还具有后馈式纵向尺寸小、口径效率高、可进行 多波束设计等优势，而被广泛应用于雷达智能探测系统中[1]。 反射面天线属于电大尺寸天线，无法用矩量法对电大尺寸的反射面天线进行全波计算。 分析和计算反射面天线，主要使用几何光学（GO）、几何绕射理论（GTD）、物理光学法 （PO）、物理绕射理论（PTD）等高频电磁计算方法。FEKO 软件提供了以下三种方法解 决电大物体的计算问题：
图 6 PO-MoM 算法得到的天线增益方向图
图 7 两次计算的卡塞格伦天线增益方向图
由图 6， 采 用 PO-MoM 算法得到的天线增益比图 5 略小， 但是依然满足大于 30 的要求。
-5-
Altair 2014 技术大会论文集
下面给出两者的计算时间及内存需求，如表 2 所示。 由图 7 可知，两种方法在副瓣上略有区别，但变化的趋势基本保持一致。可见在卡塞格 伦天线设计中，可选用这两种方法进行仿真分析。但如表 2 所示，在此次设计中，MLFMM 方法无论是从内存需求，还是从计算时间上来看，都要略优于 PO-MoM 方法。 表 2 MLFMM 和 PO-MoM 方法计算对比 方法 计算时间 内存需求量 MLFMM 0.677h 832.6MB PO-MoM 1.742h 1.16GB
Based on this, the text designed a cassegrain antenna which belong to electric large; and then calculated its gain pattern using MLFMM method and hybrid method of PO and MoM. Both results showed the design is suitable. On the other hand, we compared the calculation time assumption and peak memory requirement between two methods.
基于FEKO的典型目标建模与静态RCS数据库的建立_王明琨
[1] 黄培康，殷红成，许小剑.雷达目标特性[M].北京:电子工 业出版社，2004.
[2] David K Barton，南京电子技术研究所译.雷达系统分析 与建模[M].北京：电子工业出版社，2007.
[3] Merrill I S，左群生译.雷达系统导论(第三版)[M].北京：电 子工业出版社，2006.
本文以 F-117 这款典型的隐身飞机作为研究 对象，飞机在飞行过程中，改变与雷达的相对姿 态会导致 RCS 呈现动态变化。因此，我们要得到 目标按照不同航线及机动方式飞行时的动态 RCS 分布情况就必须有一个精准可靠的模型和 近乎完善的目标静态 RCS 数据库。本文中采用 平板三角面元对 F-117 进行建模，模型如图 1、图 2 所示：
（radar cross section，RCS）即雷达散射截面， 它表征了目标在雷达波照射下所产生回波强度 的一种物理量[1]。目标的 RCS 是雷达对目标的探 测与跟踪的重要参数之一，随着雷达技术不断成 熟，雷达的功能得到了极大的改善，现代战争中 各种现代化、高性能的防空系统层出不穷。这给 各类飞行器突破敌防空系统带来了严重威胁。 因此，许多电磁学学者及专家都在致力于目标电 磁散射特性的研究，国内外基于 Swerling 模型对 目标 RCS 有很多研究[2-4]，然而这些研究以理论为 主，大多是进行信号级别的仿真和对 RCS 的预测 技术[5-9]，不适于作战分析仿真建模的需要。
本文基于对典型空中目标的分析，以作战仿
真为依据，用 FEKO 对 F-117 这款典型的隐身飞 机进行建模，并在全空域范围内得到误差较小、 相对合理的 RCS 值从而完成对该典型目标静态 RCS 的数据库的建立。
1 RCS 定义及计算方法
1.1 RCS 定义
八木天线的FEKO仿真与优化
八木天线的FEKO仿真与优化Simulation And Optimization Of Yagi Antenna赵工（深圳518001）摘要：从折合振子开始，通过一步步增加无源振子，并使之成为发射器或引向器，并不断使用FEKO优化各无源振子长度及相邻振子之间的间距，使组成的八木天线达到最佳方向性和端射的最大增益。
关键字：FEKO折合振子无源发射器无源引向器FEKO优化Abstract：Added a parallel conductor rod to a folded dipole antenna will change the directivity and gain of the antenna.Step by step,more passive rods added in the antenna and constituted a traditional Yagi antenna.Optimized the distance of two rods and the length of every rod to get the best directivity and maximum gain.Key Words:FEKO,Yagi antenna,director elements,reflector,optimization1.概述：八木天线，是一种结构相对简单的方向性天线，常用作室外电视接收天线或测向天线。
因为是由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明，所以被称为“八木宇田天线”，简称“八木天线”。
八木天线一般是由一根连接馈线的有源振子和多个无源振子平行排列组成，其中一根无源振子比有源振子略长，放在天线的一侧，称为反射器，而其他的无源振子则比有源振子略短，放在有源振子的另一侧，称为引向器。
加上反射器与引向器的八木天线，其中心频率点的输入阻抗比单独一根有源振子的阻抗大大降低，所以一般使用阻抗较高的折合振子作为有源振子。
FEKO_天线仿真应用_微带天线
• Medium: PEC
– 点击”OK”
Demo1：建模-贴片 Patch
• 在“Construct Tab”中, 点击”Rectangle”,弹出”Create Rectangle”对话框:
– 在默认的”Geometry”标签
• Definition methods: – Base Centre, width,depth • Base Centre (C): – U:0.0;V:0.0;N:0.0 • Dimensions: – Width (W): lengthX – Depth (D): lengthY • Label: patch • 点击 “Create”
Demo1：建模-Substrate
• 在“Construct Tab”中, 点击Cuboid”,弹出”Create Cuboid”对话框:
– 在默认”Geometry”标签
• Base Centre: – U: -substrateLengthX/2 – V: -substrateLengthY/2 – N: -substrateHeight • Dimensions: – Width (W): substrateLengthX – Depth(D): substrateLengthY – Height (H): substrateHeight • Label: substrate • 点击 “Create”
DEMO1: 格林函数MOM+棱边微带端口
棱边微带端口:microstrip Port
Demo2: 创建工程
• 把上述建立的工程” Microstrip_Patch_Antenna_Pin_Feed_Infinite_ Ground.cfx”另存 为”Microstrip_Patch_Antenna_uStrip_Feed_In finite_Ground.cfx”; 定义新变量: feedline_width=4.5 在”Constrcut”标签中, 点击”rectangle”,弹 出”Create rectangle”对话框:
基于FEKO的天线罩瞄准线误差分析
基于FEKO的天线罩瞄准线误差分析吴秉横;顾昊;冯红全;余兴【摘要】In radar seeker system,the existence of the radome will make the electrical null position of the monopulse antenna difference pattern shifted,and the shifted angle is called boresight error(BSE).BSE is one of the most important specifications of radome,as it directly affects the tracking accuracy of guidance system.In this paper,the FEKO software based on the Multilevel Fast Multipole Method(MLFMM) is used to simulate radome's boresight error and the simulation results are compared with the measured results.The good coincidence between simulation and measured results proves the validity of the simulation method,which can effectively resolve the problem of low calculation precision which is existed in the traditional high-frequency algorithm when used in analyzing the electric property.%对于雷达导引头而言,天线罩的存在会造成单脉冲天线的差方向图零深位置产生偏移,该偏移量称为瞄准线误差。
应用FEKO特征模分析功能设计一种共形天线
Key words: Altair FEKO, CMA, Characteristic mode analysis, Conformal antenna;
Omnidirectional antenna; Inverse L ring antenna
1 引言
共形天线可与飞机、火箭、导弹、舰船、车辆等移动载体共形，即节省空间又具有较小 的雷达散射截面和良好的空气动力学性能，已广泛应用于通信、导航、电子侦察等领域。共 形天线按辐射方向图可以分为共形定向天线和共形全向天线。 共形定向天线有较多的天线形 式供选择，如各种微带天线、平面螺旋天线等；而共形全向天线可供选择的天线形式很少， 是共形天线设计的一个难点，已经受到了越来越多的研究人员的关注。 特征模分析方法是近年来兴起的一种分析方法， 它是应用较为广泛的矩量法结合解析本 征模理论求解电磁问题的一类新方法。 模式方法为任意复杂形状的电磁问题定义了一系列与 解析法类似的本征模式，这些模式可描述电磁问题的本征特性，且模式之间具有正交特性， 本征值的大小直接决定了该模式对电磁问题参量的贡献大小。 虽然特征模法在解决电磁问题
-1-
Altair 2015 技术大会论文集
过程中并不比矩量法快速， 但是它使得矩量法有了更为清晰的物理景象， 天线设计者可以利 用模式分析提供的信息，更深入地理解天线的工作原理，甚至设计新的天线形式。 Altair 公司的 FEKO 软件是以矩量法为核心算法的三维电磁仿真软件，从 FEKO V6.2 版本开始，该软件加入了特征模分析的功能，并在 V7.0 版中进一步加强了特征模分析的能 力。与自编的特征模分析程序相比，在相同的硬件环境下，FEKO 的特征模分析速度具有较 大的速度优势。本文正是应用 FEKO V7.0 软件的特征模分析功能，设计了一种新颖且结构 紧凑的嵌入式共形全向天线。
基于FEKO软件的电大尺寸面天线仿真
基于FEKO软件的电大尺寸面天线仿真
赵波;吕琳;刘越东;黄昕寅;刘昊
【期刊名称】《遥测遥控》
【年(卷),期】2012(033)005
【摘要】运用FEKO软件的高低频混合法和多层快速多极子算法对典型电大尺寸面天线——卡塞格伦天线远场方向图进行仿真计算,并对这两种计算方法的计算精度和计算效率进行了比较.结果显示,二者得到的远场方向图基本一致,都具有较高的准确性.因为多层快速多极子算法在计算时考虑了双曲副反射面的遮挡效应,所以与高低频混合法相比,其得到的远场方向图增益略低、旁瓣略高,仿真精度更接近工程实际,但代价是内存开销和计算时间的大幅增加,特别是在网格数较大的情况下.【总页数】4页(P56-58,74)
【作者】赵波;吕琳;刘越东;黄昕寅;刘昊
【作者单位】北京遥测技术研究所北京 100076;北京遥测技术研究所北京100076;北京遥测技术研究所北京 100076;北京遥测技术研究所北京 100076;北京遥测技术研究所北京 100076
【正文语种】中文
【中图分类】TN81
【相关文献】
1.基于FEKO软件的中波天线方向图建模与仿真 [J], 刘又铭;洪承聪;冯奇;刘磊;林瑜
2.基于FEKO软件的星载天线EMC仿真 [J], 张宇环; 任红宇; 张助玲; 苏醒; 王盛
3.基于FEKO软件的鱼雷壳体屏蔽效能仿真 [J], 王凯国;张静;拓勇;吴斌
4.基于FEKO软件的高分辨距离像建模仿真 [J], 李昱琛;索继东
5.基于FEKO软件的鱼雷壳体屏蔽效能仿真 [J], 王凯国;张静;拓勇;吴斌
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种超低副瓣双弯曲反射面天线的结构设计
一种超低副瓣双弯曲反射面天线的结构设计李红梅;张晔;钱建国【摘要】对于大口径、大曲率的双弯曲反射面天线,如何保证天线反射面的高精度是天线结构设计的重点和难点.研究设计了一种超低副瓣双弯曲反射面天线,将三坐标测量仪既作为测量仪器,又作为天线总成的工装,在结构设计中有针对性地对零件尺寸及形状、零件间的连接方式及定位进行优化设计,从而减小了由成型方法带来的误差,通过避免采用配焊的连接方式,消除焊接变形带来的误差,并应用有限元分析方法对天线结构的刚强度进行了分析计算和验证.该天线结构设计方法的可实现性高,在保证天线副瓣指标达到要求的同时,提高了天线的生产效率和经济性.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】3页(P20-22)【关键词】超低副瓣;高精度;双弯曲反射面天线;结构设计;三坐标测量仪;有限元分析【作者】李红梅;张晔;钱建国【作者单位】南京长江电子信息产业集团有限公司,江苏南京 210038;南京长江电子信息产业集团有限公司,江苏南京 210038;南京长江电子信息产业集团有限公司,江苏南京 210038【正文语种】中文【中图分类】TN820雷达对目标的探测是依靠无线电波来进行的，而无线电波的发射和接收则是依靠天线来完成的。
副瓣是天线的关键技术指标之一，较低的副瓣可以提高信噪比，降低主波束以外杂波信号的影响，获得好的测定目标的方向性，有效提高整个系统的抗干扰能力[1-2]。
反射面天线副瓣越低，相应地对反射面精度的要求越高，反射面均方根误差的允许值越小。
天线副瓣的最大值降得越低，它对天线反射面均方根误差的依赖性就越紧密[3]。
某雷达天线副瓣要求<-38 dB，属于超低副瓣天线，天线反射面均方根误差的允许值较小。
本文针对超低副瓣双弯曲反射面天线进行了结构设计研究。
1 反射面天线的结构设计1.1 结构组成天线为双弯曲反射面天线，主要由反射体(天线骨架、反射面)、馈源、天线支架和馈源支架等组成(见图1)。
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。
EDITFEKO在阵列天线中的应用
EDITFEKO在阵列天线中的应用Application Of EDITFEKO In The Antenna ArraySimulation于嘉嵬周成哲(成都中电锦江、成都、610051)摘要: 大型阵列天线的建模和端口激励设置在仿真软件的GUI界面中完成通常困难并且耗时间，EDITFEKO是Altair公司FEKO软件的脚本控制模块。
应用EDITFEKO可快速实现阵列天线的快速建模设置。
本文应用EDITFEKO完成一大型阵列天线的仿真。
关键词:阵列天线FEKO快速建模EDITFEKOAbstract:Usually it's very difficult and time-consuming to model and set excitation port for large-scale antenna array by GUI of EM simulation. EDITFEKO is the FEKO component that is a text editor to edit and modify the model geometry and solution. EDITFEKO can be used to fast geometry modeling and electrical setting for large-scale antenna array. In this paper, one antenna array is fast modeled by EDITFEKO and analyzed by FEKO.Key words: Antenna array，FEKO, Fast modeling，EDITFEKO1 概述在FEKO中，EDITFEKO模块有着很广泛的应用，在处理一些阵列天线问题时可以给我们带来很多便利,解决一些比较复杂的建模问题。
尤其当阵列天线的单元数量较多时,在CADFEKO中处理数量庞大的天线单元往往显得力不从心，而EDITFEKO可以很方便的处理这类问题：通过简单的编程便可以复制任意数量的天线单元，使其按照我们需要的阵列形式进行排布；在天线单元上添加激励端口、对每个激励端口进行加权值和相位值的处理，可以快速的得到阵列天线模型，而在CADFEKO中，这往往需要耗费大量的时间。
FEKO天线应用3_偏馈反射面天线
FEKO天线应用3：反射面天线系列内容：偏馈反射面天线一、模型描述1.1模型描述：图1：偏馈反射面-全模型示意图1.2计算方法描述：表1: 偏馈反射面（offset Reflector）天线方法说明** 采用GO 方法计算类似的辐射问题，对于馈源，建议采用远场等效源的方式，即：远场方向图点源等效和球面模式等效源。
**对于反射面天线，FEKO 可以采用的方法很多，大家可以根据问题的规模和计算时间的要求等，灵活选择计算方法。
1.3计算方法描述-等效源法图示：图2偏馈反射面天线：近场等效源法（左）与远场等效源法（右）计算项目：计算该偏馈反射面的3D 辐射方向图，比较不同计算方法的结果；二、主要流程：启动CadFEKO ，新建一个工程：Offset_Reflector_MLFMM.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Inches(in)；图3：单位设置2.2：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=6.25e9长度缩放系数：sc = 0.0254工作波长：lam = c0/freq/sc喇叭天线的底部半径：Horn_a=0.51*lam喇叭天线的高度：Horn_h=3.05*lam：Horn_b_0=0.65*lam：Horn_b=1.0*lamTE11模的波导波长：lamc_TE11=3.41*Horn_aTE11模式的截止波长：lamg_TE11=lam/sqrt(1-(lam/lamc_TE11)^2)：Horn_L=1.5*lamg_TE11：反射面天线的焦距F=10：H=0抛物面在x轴的投影长度：D=18：Rp=1.1*(H+D)：Hp=Rp^2/(4*F)相位中心：phs_center=-lam/(sqrt(2)*12)喇叭轴线与Z轴的夹角(弧度)：psi_C= 2*arctan((D/2 + H)/(2*F))反射面剖分尺寸：tL0=lam/6.5波导喇叭馈电端口剖分尺寸：tL1=lam/20图4：变量定义2.3：定义关键点Horn_S3：点击菜单“Construct”中的“Named Point ”图标按钮，弹出“Create Named point”对话框：图5：定义关键点Name: Horn_S3Point:X: -phs_center*sin(psi_C)Y: 0Z: phs_center*cos(psi_C)+F点击“Create”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
FEKO在反射面天线的仿真技术与应用
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
基于FEKO和MATLABGUI的天线布局快速分析处理软件设计
基于FEKO和MATLABGUI的天线布局快速分析处理软件设计基于FEKO和MATLAB GUI的天线布局快速分析处理软件设计摘要：随着无线通信技术的发展，天线布局的设计在无线通信系统中起着至关重要的作用。
为了快速、准确地分析和处理天线布局，本文设计了一款基于FEKO和MATLAB GUI的天线布局快速分析处理软件。
该软件通过集成FEKO电磁仿真软件和MATLAB图形用户界面工具，实现了对天线布局性能的快速测试和多种处理功能。
本文首先介绍了该软件的设计思想和流程，然后详细阐述了软件的实现方法和关键技术，最后通过实例分析验证了软件的性能和准确性。
关键词：天线布局；FEKO；MATLABGUI；电磁仿真；图形用户界面引言天线布局的设计是无线通信系统中的关键环节。
合理的天线布局可以提高通信系统的覆盖范围、信号质量和传输效率。
传统的天线布局设计需要通过繁琐的计算和复杂的实验来获得最优的布局方案，耗费大量时间和资源。
因此，为了提高天线布局设计的效率和准确性，设计一款基于FEKO和MATLAB GUI的天线布局快速分析处理软件具有重要的意义。
1. 软件设计思想和流程1.1 设计思想本文的软件设计思想是集成FEKO电磁仿真软件和MATLAB图形用户界面工具，实现天线布局快速分析和处理。
FEKO作为业内领先的电磁仿真软件，可以模拟和计算各种天线布局的电磁性能参数。
MATLAB GUI工具可以提供友好的用户界面和强大的计算分析能力。
通过将两者结合，可以实现对天线布局的快速分析和多种处理功能的扩展。
1.2 软件流程软件的基本流程如下：1) 用户输入天线布局的设计参数，包括天线类型、天线数目、天线位置等；2) 调用FEKO进行天线布局的电磁仿真计算，计算得到天线的辐射图案、增益等性能参数；3) 将仿真结果导入MATLAB GUI界面，显示天线布局的辐射图案和性能参数；4) 提供多种快速分析和处理功能，例如天线布局优化、信号覆盖分析和干扰抑制等；5) 输出分析结果，包括优化后的天线布局方案、信号覆盖范围和干扰抑制效果等。
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
基于feko软件的星载天线emc仿真
第19卷第4期南京师范大学学报（工程技术版）2019年12月JOURNAL OF NANOCG NORMAL UNICERSITY!ENGICEERICG AND TECHNOLOGY EDITION）VoL19No.4 Dec#2019doi：10B969/jBnnB672-1292.2019.04.003基于FEKO软件的星载天线EMC仿真张宇环，任红宇，张助玲，苏醒，王盛（上海航天电子技术研究所，上海201109）［摘要］为分析卫星本体及星外部件对天线方向图特性的影响，确保天线在整星布局约束条件下能够正常工作.本文利用FEKO软件进行了整星约束条件下天线电性能仿真计算，通过最恶劣工况仿真分析可知，天线方向图、增益等满足技术指标要求.［关键词］卫星天线,FEKO软件，电磁兼容［中图分类号］TN015［文献标志码］A［文章编号］1672-1292（2019）04-0013-06EMC Simulation of SatellUe Antenna Based on FEKOZhang Yuhuan，Ren Hongyu，Zhang Zhuling，Su Xing，Wang Sheng（Shanghai Aerospace Electronic Technology Instisute，Shanghai201109，China）Abstract:In order te analyze the influence of the satellite body and other external equipment on antenna pattern and ensure the antenna's normd work under the condition of the sateXite constraint，this papea uses FEKO software te simulate the antenna pattern under the condition of the satellite constraint.Through the simulation analysis of the worst condition，we find that the performance of antenna pattern meets the technical requirements.Key words：$816X10antenna，FEKO software，EMC随着卫星功能日益复杂，星上载荷越来越多，整星布局受限问题日益突出•尤其是微小卫星发展迅速，导致星载天线安装位置更在局促•如何在整星约束条件下，保证天线视场及电性能满足技术指标要求，从而确保卫星通信正常，是天线及整星设计过程中的重要内容［T.XX-1卫星对地面仅1.2叫且安装有卷筒式伸展机构、较链式伸展机构及数传天线、测控天线、载荷天线等产品.产品多、且安装位置近，卫星本体、星外部件、测控天线、数传天线均会对载荷天线的方向图特性产生影响.因此，为了验证载荷天线发射特性在RM星平台上能否满足任务书要求，利用FEKO软件计算了载荷天线［5'在星体、伸杆、卫星平台天线影响下的辐射性能，为整星结构布局提供必要数据支撑,保证天线在整星约束条件下的方向图特性满足使用要求.1软件介绍随着计算机技术和电磁场数值分析技术的发展，市场上涌现出一批电磁仿真软件，例如FEKO、CST、HFSS、GRASP等.天线设计过程中常用的矩量法、有限元法等数值计算方法对硬件性能要求高，导致很多电大尺寸天线［6］无法计算.FEKO软件是Ansys公司用于解决电大尺寸物理结构的高频电磁场计算模块，针对大多数的电大尺寸天线进行电磁仿真时，FEKO软件可通过采用高低频混合法（M0M/P0）和多层快速多极子算法（MLFMM"来完成计算，可以大大节省计算时间.2单天线仿真某卫星载荷天线工作在VHF，UHF和L频段，天线采用对称振子形式，为右旋圆极化工作方式.设对称振子中心为坐标原点，振子沿振子如图1所示放置，对称振子的电流分布可近似表示为：收稿日期：2019-09-10.通讯联系人：张宇环，工程师,研究方向：天线与射频电路•E-mi：516891253@南京师范大学学报(工程技术版)第19卷第4期(2019年)j'(2 a 'sin !(l-z} # 0<z<l , ([/(z) = /3sin {3( l-z< # 一—<z<0.中是 电流,z 是对称 的长度,3是对称的电流传输相移 •称 以 是由无 度为血的电基本串联组成， d<方向上电 相， 方向上不同的Z 处d<上的电 度则按 分布，如式(1) •通过计算对称上任意一个电基 的场,再将各个电基产生的 场叠加就可以得 称 的场. 方向距原点Z 处的电流元1(<d<, 任意一点5(6,",# 产生的电场为：17 . 60#/( <d < . " < "、d 7&= j - sin "(z)e^ 丿. (2)$( <依据叠加原理，对称场产生的辐射场是：E " =i 6$-sin "c -# [# /3sin 0(<T<I) . (3)根据上述分析建立天线模型及仿真结果如图2所示.3整星状态下仿真图1对称振子的电流分布Fig. 1 Curreet distriSution of dipole 图2天线仿真模型Fig. 2 Anteena simulation model 根据天 整星上安装位置与实际工作状态，结合单天束宽度及 方向图情况，认 电池及水 杆对天线方向 忽略•本文拟分3种工况分析星体对天线方向 •卫星入轨后工作状 3〜图5 .图3天线VHF 频段方向图Fig. 3 VHF band simulation result根据天 整星上 装位置与实 工作状 , 结合 天 束 度及 方向 情况, 认电及水 杆对天线方向 忽略•本文拟分3种工况分析星体对天线方向 •卫星工作状 6所示.3.1 线VHF 频段的工况1： 星 面 易 天线模型 6 ，并据此模型进行天线性能仿真，结果 7，实线是载荷天 工作 方向图， 是 加卫星 天 方向图. 7仿真结构,VHF 频段,在整星 天 载荷天线增益方向图±55。
孔令兵_MATLAB在FEKO后处理中的应用
MATLAB在FEKO数据后处理中的应用Application of MATLAB to the datapost-processing in FEKO孔令兵钱巧元摘要：随着多波束天线应用领域越来越广泛，多波束天线的仿真越来越受到重视。
多波束天线通常属于电大尺寸模型，FEKO 在多波束天线仿真中优势明显。
为了便于准确绘制出波束在给定增益的覆盖区域，提出了通过将FEKO中的ffe格式的仿真数据转换后，结合MATLAB绘制波束覆盖区域，从而进一步提高了FEKO数据后处理能力。
关键词：多波束电大尺寸覆盖区域 MATLAB FEKOAbstract：Based on the application of the multi-beam antenna more widely, the simulation of the multi-beam is taken more seriously. Multi-beam antenna is usually electrically large scale antenna, and the advantage of the simulating the multi-beam antenna by use of FEKO is obviously. It is proposed that the coverage scope of the beam is drawn while ffe simulated date transition.Key words: multi-beam, electrically large scale, coverage scope of the beam, MATLAB, FEKO1引言1975年，IntelsatⅣ-A号国际通信卫星采用多波束天线以来，多波束天线逐渐引起了各国的广泛重视，近几年来，多波束天线技术已被广泛应用于电视直播卫星、移动通信卫星、海事通信卫星、高速因特网链接和个人通信卫星的下行链路覆盖。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于 FEKO 仿真软件的双曲余割平方反射面天线的 快速建模仿真
孙浩 (安徽四创电子股份有限公司 合肥 230031)
摘
要: 本文提出了一种双曲余割赋形反射面天线快捷建模和分析方法。通过余割赋形反
射面天线模型的建立，基于 FEKO 中 MLFMA 算法的应用，计算得到了天线反射面存在加 工误差情况下的辐射方向图特性。结果表明：这种分析方法简单、快捷，计算结果可靠。这 种建模分析方法为工程上双曲余割赋形反射面天线的设计加工提供了有利的保证。
5 参考文献
[1]张祖稷 金林 束咸荣 雷达天线技术 [2]林昌禄 聂在平 天线工程手册 [3] DUNBAR. A. s.: "Calculation of doubly curved reflectors for shaped beams'，Proc. fnst. Radio Eng.，1948，36，pp. 1289-96 [4] Carberry T F. Analysis Theory for the Shaped-Beam Doubly Curved Reflector Antenna[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation，1969，17（2）: 131–138. [5]林世明 赋形波束双弯曲反射器天线理论研究.电子学报，1981，NO.4 : 56~65 [6]胡明春 李建新．赋形波束双弯曲反射面探讨．现代雷达，l996，l8（5） ：64～68 [7]项永华 双弯曲赋形反射面天线的外形选择.舰船电子对抗，2005，vol.28 NO.1: 37~39 [8] Carlsson E，Derneryd A，Karlsson E，Larsson J-O. Doubly curved reflector antenna with extremely low azimuth sidelobes[A]. Antennas and Propagation Society International Symposium[C]. IEEE，May 1982. [9] 钱庆 朱迅 胡劲松 NO．2 2009：55~61 双弯曲反射面天线三维建模技术研究 电子机械工程 VoI ． 25
其中 F( ) 为希望的俯仰面方向图， I ( ) 为馈源俯仰面方向图，有方程组很容易求得中 截线数据表。
图五 条带坐标关系图
-2-
Altair 2015 技术大会论文集
赋形天线方位面窄波束是通过聚焦条带来实现的，反射面上条带方程可表示为：
X 2 Z 2 sin 2 ( ) 2 Z[cos( ) cos( )] 0
图二 对空搜索雷达威力图
图三 俯仰角与作用距离关系
2 反射面设计
图四 双曲赋形反射面天线坐标系关系概图 首先应确定反射面的中截线，有反射面几何关系及能量守恒定理得到方程组为：
ln( ) tan( ) d B 2 0 F( ) d I ( ) d
当 0 ，即图五（a）中 O O ，条带称为焦点带；
' ' 当 ，即图五（a）中 O ，条带称为水平带；
当 ，Q 平面在反射线所在的平面上，条带称为仰角带。 条带方程可改写为椭圆方程，设两轴分别为 a、b，如图五（d）中所示，则：
cos( ) cos( ) a sin( ) b cos( ) cos( ) sin 2 ( )
F ( ) C1 csc( )
功率方向图函数为：
P( ) C2 csc2 ( )
因此这类天线被称为余割平方方向图天线。 但实际的雷达所采用的余割平方赋形波束与理想余割平方形状还有一定差别， 图二是一
-1-
Altair 2015里低仰角的关键指标为最大作用距离， 当到达高度与距离 极限交叉点以上时，高度是主要的要求，这段区域方向图为余割平方形状。为使更高仰角工 作时有效抑制低仰角处小而密集目标引起的杂波干扰，许多雷达系统都增加了 STC 功能来 消除不希望的回波，因此要求雷达增加高仰角的作用距离，为了便于天线设计，将威力图转 化成天线方向图，如图三所示，按此方向图来设计天线。
不同的带， 反射面天线的外形轮廓有差别， 而焦点带与馈源照射等电平轮廓线吻合的最 好，能量截获效率最高，因此本文天线模型采用焦点带的形式。
3 建模与仿真
通过以上设计可以计算出反射面天线面的坐标点，借助于 PROE 软件的逆向工程功能 快速的建立 FEKO 仿真模型如图六所示：
图六 FEKO 仿真模型 选择 FEKO 中 MLFMA 算法，计算天线俯仰面方向图如图七所示：
-4-
关键词: 双曲余割赋形反射面 FEKO MLFMA
1 概述
在雷达应用中， 有时需要对一定高度不同距离的目标提供相同电平的照射， 如图一所示。
图一 典型的余割平方赋形方向图 为了满足上述要求，天线在目标处的场强应满足下列关系：
E
C C sin( ) F ( ) F ( ) r h
其中 C 为常数，h 为目标高度，r 为目标与天线的距离， F ( ) 为天线在垂直面的方向函数。 为使 h 为常数时场强不随 变化，天线的方向图函数必须满足下列关系：
图七 天线俯仰面仿真方向图
-3-
Altair 2015 技术大会论文集
4 结论及展望
借助 PROE 商业软件精湛的建模技术，可以建立与天线实物相同含有网孔实际公差的 双弯曲反射面模型，并可以直接导入 FEKO 软件中，利用 FEKO 软件快速多极子算法可以 精确有效的计算天线的辐射特性， 同时也减小了对计算机硬件的需求， 有效提高了天线的设 计效率， 大大缩短了天线的设计周期， 此种方法非常适合于双曲余割赋形反射面天线的工程 设计。