FEKO應(yīng)用2_圓波導(dǎo)圓極化天線

1、FEKO應(yīng)用2：天線系列內(nèi)容：圓波導(dǎo)圓極化天線一、模型描述1.1模型描述：圖1：波導(dǎo)圓極化天線-全模型示意圖1.2計(jì)算方法描述：采用矩量法-MLFMM1.3計(jì)算參數(shù)：圓波導(dǎo)主模圓極化-TE11模式12.5GHz高次模圓極化-TE21模式 15GHz計(jì)算該類天線的圓極化輻射方向圖。二、主要流程：啟動(dòng)CadFEKO，新建一個(gè)工程：Circular_waveguide_TE11_LHC.cfx，在以下的各個(gè)操作過程中，可以即時(shí)保存做過的任何修正。2.1：定義變量：在CadFEKO中左側(cè)的樹型瀏覽器中雙擊“Variables”節(jié)點(diǎn)，依次定義如下變量：工作頻率：freq=12.5e9工作波長：lam =

2、 c0/freq波導(dǎo)波長：lam_w=0.0293圓波導(dǎo)半徑：wg_r=0.51*lam圓波導(dǎo)高度：wg_L=2*lam_w開口圓喇叭開口半徑：horn_r=lam開口圓喇叭底部半徑：horn_r0=0.65*lam開口圓喇叭高度：horn_L=3.05*lam圖2：變量定義2.2：模型建立：圓波導(dǎo)天線模型建立：點(diǎn)擊菜單“Construct”，選擇“Cylinder”，彈出“Create Cylinder”對話框：在“Geometry”標(biāo)簽：Base centre (B): (U: 0.0; V: 0.0; N: -wg_L-horn_L)Radius (R)：wg_rHeight(H)：wg

3、_LLabel：waveguide點(diǎn)擊“Create”;點(diǎn)擊“F5”快捷鍵，在3D視圖中適中顯示模型。圖3：定義圓波導(dǎo)天線波導(dǎo)部分點(diǎn)擊菜單“Construct”，選擇“Cone”，彈出“Create Cone”對話框：在“Geometry”標(biāo)簽：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點(diǎn)擊“Create”;圖4：定義圓波導(dǎo)天線波導(dǎo)部分在左側(cè)樹型瀏覽器中，展開“Model->Geometry”

4、節(jié)點(diǎn)，同時(shí)選中新建的模型“waveguide”和“flare”，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵“Apply->Union”（或直接點(diǎn)擊鍵盤的U鍵），把新生成的模型更名為“horn”；在左側(cè)樹型瀏覽器中，選中模型“horn”，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Apply->Simplify”，彈出“Simplify geometry”對話框，采用默認(rèn)設(shè)置，進(jìn)行模型冗余處理，（會(huì)刪除模型waveguide和flare中間的公共面-因?yàn)樵撁娴那跋蚝秃笙騾^(qū)域材料相同，且該面的屬性也與前后向區(qū)域材料相同）；在3D視圖中，選中新建模型horn的頂部面元（z=0的面），點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Del”，刪除該面元;圖5：刪除頂部面

5、元在3D視圖區(qū)域，進(jìn)入面選模式（光標(biāo)定在模型的某一面上，依次點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，可以在體選、面選上自動(dòng)切換），選中新建喇叭天線“horn”的最底部面元（z=-(wg_h+horn_L)的面元），點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Properties”，彈出“Face properties”對話框：進(jìn)入“Meshing”標(biāo)簽：勾選：Local mesh sizeMesh size: lam/15點(diǎn)擊“OK”按鈕。圖6：定義波導(dǎo)端口網(wǎng)格2.3：設(shè)定波導(dǎo)端口：在3D視圖區(qū)域，把模型移動(dòng)和縮放到適合的角度，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵自動(dòng)切換到面選模式，選中新建圓波導(dǎo)天線底部面元（z=-(wg_h+horn_L)的面元），點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，

6、選擇“Create port->Waveguide port”，彈出“Create waveguide port”對話框：圖7：定義波導(dǎo)端口不勾選“Propagation direction opposite to normal”，目的是要使得該面添加的波導(dǎo)信號是向里傳播的，即：紅色箭頭朝里。Label: Port1點(diǎn)擊“Create” 圖8：定義波導(dǎo)端口2.4：電參數(shù)設(shè)置：在左側(cè)樹型瀏覽器中，由“Construct”切換到“Configuration”：工作頻率設(shè)置：展開“Global”，雙擊“Frequency”，彈出“Solution frequency”對話框：選擇：Single

7、 frequency;Frequency (Hz): freq點(diǎn)擊OK激勵(lì)設(shè)置：在“Global”中，選中“Sources”點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“Waveguide excitation”，彈出“Add waveguide excitation”對話框：選擇：Excite fundamental mode onlyFundamental mode:Magnitude: 1.0Phase: 0Rotation: 0點(diǎn)擊AddLabel：WaveguideExcitation1圖9：定義端口激勵(lì)Fundamental mode:Magnitude: 1.0Phase: 90Rotation: 90點(diǎn)擊

8、AddLabel：WaveguideExcitation2點(diǎn)擊“Create”。圖10：定義端口激勵(lì)求解設(shè)置：在“Configuration specific”中，選中“Requests”點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“Far fields”，彈出“Request far fields”對話框：點(diǎn)擊“3D Pattern”按鈕；修改theta 的Increment：2Phi的Increment：5.0Label：ff3D點(diǎn)擊“Create”。圖11：遠(yuǎn)場方向圖求解設(shè)置-3D Pattern2.5：網(wǎng)格劃分：點(diǎn)擊菜單“Mesh->Create mesh”彈出“Create mesh”對話框，設(shè)置如下：網(wǎng)

9、格剖分方法Mesh size : Custom三角形單元尺寸：Triangles edge length: lam/8點(diǎn)擊：Mesh 生成網(wǎng)格。圖12：定義網(wǎng)格劃分2.6：設(shè)置計(jì)算方法點(diǎn)擊菜單“Solve/Run”中的“Solver Settings”，彈出“Solver Settings”對話框，進(jìn)入“MLFMM/ACA”標(biāo)簽：勾選：Solve model with the multilevel fast multipole method (MLFMM)點(diǎn)擊“OK”圖13：設(shè)置計(jì)算方法為MLFMM2.7：提交計(jì)算：進(jìn)入菜單“Solve/Run”，點(diǎn)擊“FEKO Solver”，提交計(jì)算?？梢?/p>

10、選擇并行模式（有指導(dǎo)老師演示如何設(shè)置并行或查看相應(yīng)的手冊說明-如：“FEKO軟件安裝中文手冊”）。2.8：后處理顯示結(jié)果：計(jì)算完成之后，點(diǎn)擊“Solve/Run”菜單中的“PostFEKO”或快捷鍵“Alt+3”，啟動(dòng)后處理模塊PostFEKO顯示結(jié)果。顯示2D結(jié)果：在“Home”菜單，點(diǎn)擊“Cartesian”，進(jìn)入直角坐標(biāo)系“Cartesian Graph1”，點(diǎn)擊“Far field->ff3D”，會(huì)在直角坐標(biāo)系中直接顯示phi=0度極化平面上的2D增益方向圖，在右側(cè)控制面板的Traces區(qū)域，自動(dòng)生成ff3D，選中Trace：ff3D，在控制面板中進(jìn)行設(shè)置：可以看到并修改為：In

11、dependent axis(Horizontal): Theta(wrapped)Fixed-Phi: 0 deg(wrapped)勾選：LHC勾選：dB 圖14：XOZ平面輻射方向圖-左旋圓極化在右側(cè)控制面板的Traces區(qū)域，選中ff3D，點(diǎn)擊快捷鍵“Ctrl+K”復(fù)制成ff3D_1，選中ff3D_1，在右側(cè)控制面板中，修改設(shè)置為：勾選：RHC勾選：dB 圖15：XOZ平面輻射方向圖-右旋圓極化在“Home”菜單，點(diǎn)擊“Cartesian”，進(jìn)入直角坐標(biāo)系“Cartesian Graph2”，點(diǎn)擊“Far field->ff3D”，在右側(cè)控制面板的Traces區(qū)域，自動(dòng)生成ff3D

12、，選中Trace：ff3D，在控制面板中進(jìn)行設(shè)置：可以看到并修改為：Independent axis(Horizontal): Theta(wrapped)Fixed-Phi: 90 deg(wrapped)勾選：LHC勾選：dB 圖16：YOZ平面輻射方向圖-左旋圓極化在右側(cè)控制面板的Traces區(qū)域，選中ff3D，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Duplicate trace”復(fù)制成ff3D_1，選中ff3D_1，在右側(cè)控制面板中，修改設(shè)置為：勾選：RHC勾選：dB 圖17：YOZ平面輻射方向圖-右旋圓極化顯示該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的模式：在“Home”菜單，點(diǎn)擊“Out file”中的“Circular_wav

13、eguide_TE11_LHC.out”文件，直接打開該文件，拉動(dòng)右側(cè)的滑動(dòng)條，顯示如下內(nèi)容：圖18：模式分布進(jìn)入“Home”菜單，點(diǎn)擊“Save project”，保存計(jì)算結(jié)果文件為：“Circular_waveguide_TE11_LHC.pfs”，關(guān)閉Postfeko。2.9：高次模圓極化-修改設(shè)置：在CadFEKO中，始菜單的“Save as”按鈕，把工程“Circular_waveguide_TE11_LHC.cfx”另存為“Circular_waveguide_TE21_LHC.cfx”。2.9.1：修改激勵(lì)設(shè)置在左側(cè)樹型瀏覽器，切換到“Configuration”，展開“Glob

14、al->Sources”節(jié)點(diǎn)，刪除“WaveguideExcitation2”，雙擊已經(jīng)建立的“WaveguideExcitation1”，彈出“Modify waveguide excitation”對話框：選擇：Specify modes manually按照下述列表中的值進(jìn)行設(shè)置NoTypemnMagnitudePhaseRotation1TE211002TE2119045Label：WaveguideExcitation1點(diǎn)擊“OK”。圖19：修正激勵(lì)設(shè)置2.10:提交計(jì)算進(jìn)入菜單“Solve/Run”，點(diǎn)擊“FEKO Solver”，提交計(jì)算。2.11：后處理顯示結(jié)果：計(jì)算完成之后，點(diǎn)擊“Solve/Run”菜單中的“PostFEKO”或快捷鍵“Alt+3”，啟動(dòng)后處理模塊PostFEKO顯示結(jié)果。顯示2D結(jié)果：在“Home”菜單，點(diǎn)擊“Cartesian”，進(jìn)入直角坐標(biāo)系“Cartesian Graph1”，點(diǎn)擊“Far field->ff3D”，會(huì)在直角坐標(biāo)系中直接顯示phi=0度極化平面上的2D增益方向圖，在右側(cè)控制面板的Traces區(qū)域，自動(dòng)生成ff3D，選中Trace：ff3D，在控制面板中進(jìn)行設(shè)置：可以看到并修改為：Independent axis(Horizontal): Theta(wrapped)Fixed-P