FEKO應(yīng)用5喇叭天線及陣列仿真

1、FEKO應(yīng)用5：矩形喇叭天線仿真內(nèi)容：矩形喇叭天線及其陣列仿真一、模型描述天線模型描述：天線形式為：矩形喇叭天線饋電方式是：波導(dǎo)端口+波導(dǎo)激勵(lì) 圖1 喇叭陣列天線計(jì)算項(xiàng)目：計(jì)算天線單元的輻射和空間輻射場(chǎng)強(qiáng)，采用MoM求解器。計(jì)算天線陣列（3x3）的輻射，采用MoM的DGFM技術(shù)二、主要流程：?jiǎn)?dòng)CadFEKO，新建一個(gè)工程：horn.cfx，在以下的各個(gè)操作過程中，可以即時(shí)保存做個(gè)的任何修正。2.1：定義長(zhǎng)度單位：默認(rèn)為m點(diǎn)擊菜單“Home”中的圖標(biāo)按鈕“Model unit”，在“Model unit”對(duì)話框中，選擇cm；圖2設(shè)置模型單位2.2：定義變量：在CadFEKO中左側(cè)的樹型瀏覽器中

2、雙擊“Variables”節(jié)點(diǎn)，依次定義如下變量：工作頻率：freq=1.645e9工作波長(zhǎng)：lam=c0/freq/0.01波導(dǎo)截面長(zhǎng)邊尺寸：wa=12.96波導(dǎo)截面窄邊尺寸：wb=4.86波導(dǎo)高度：wl=30.2開口喇叭長(zhǎng)邊尺寸：ha=55開口喇叭窄邊尺寸：hb=42.80開口喇叭長(zhǎng)度：hl=462.3：模型建立：天線模型建立：點(diǎn)擊菜單“Construct”，選擇“cuboid”，彈出“Create Cuboid”對(duì)話框： 圖3建立波導(dǎo)模型Definition methods: Base corner, width, depth，height *采用默認(rèn)設(shè)置Base centre (C)：

3、U: -wa/2, V: -wb/2, N: -wlWidth(W) : waDepth(D): wbHeight (H): wlLabel: waveguide_section點(diǎn)擊“Create”按鈕點(diǎn)擊菜單“Construct”，選擇“Flare”，彈出“Create Flare”對(duì)話框：Definition methods: Base centre, width, depth, height, top width,top*Base centre(C): U: 0.0, V:0.0, N:0.0Bottom width(Wb): waBottom depth(Db): wbHeight (

4、H): hlTop width (Wt): haTop depth (Dt): hbLabel: horn點(diǎn)擊“Create”圖4 定義喇叭模型在左側(cè)樹型瀏覽器的“Model -> Geometry”中，同時(shí)選中新建立的模型，點(diǎn)擊鼠標(biāo)郵件，選擇“Apply -> Union”，把生成的模型更名為“horn”;選中模型horn，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Apply -> Simplify”，對(duì)模型進(jìn)行冗余面的處理；在3D視圖中，選中模型的喇叭天線頂部的面，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“delete”，形成開口。2.4：天線端口設(shè)置：在左側(cè)樹型瀏覽器的“Model->Geometry”中選擇

5、“horn”，在其“details”樹瀏覽器中展開“Faces”節(jié)點(diǎn)，選擇喇叭底部的面“Face?”，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“Create port->Waveguide port”，在彈出的對(duì)話框“Create waveguide port”中，采用默認(rèn)設(shè)置，Label為Port1，點(diǎn)擊“Create”。2.5：電參數(shù)與求解設(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(duì)話框：選擇：Single frequency;Frequency (Hz)

6、: 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 Source”，彈出“Add waveguide source”對(duì)話框，采用默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊“Create”。圖5 定義波導(dǎo)激勵(lì)輻射遠(yuǎn)場(chǎng)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(duì)話框：圖6定義3D方向圖點(diǎn)擊“3D pattern”，修正步長(zhǎng)“Increment”中Theta的值為1，Label：ff3D，點(diǎn)擊Add；點(diǎn)擊“Vertical cut (UN p

7、lane)”按鈕，修正步長(zhǎng)“Increment”中Theta的值為1，label：ffXOZ，點(diǎn)擊“Create”。圖7定義XOZ平面方向圖輻射近場(chǎng)設(shè)置：在“Configuration specific”中，選中“Requests”點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“Near fields”，彈出“Request near fields”對(duì)話框：Start：（U: -27.5， V:-21.4, N: 46.1）End: (U: 27.5, V: 21.4, N: 46.1)Increment: U: lam/10, V: lam/10Label: nf_z0點(diǎn)擊“Add”圖8定義口面近場(chǎng)Start：（U: -

8、3*lam， V:0.0, N: 0.0）End: (U: 3*lam, V:0.0, N: 60*lam)Increment: U: lam/10, V:0.0, N:lam/8Label: nf_xoz點(diǎn)擊“Create”圖9定義近場(chǎng)2.6：網(wǎng)格劃分：在3D視圖中，喇叭天線的饋電端口面，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Properties”，在彈出的“Face properties”對(duì)話框中，進(jìn)入“Face properties”對(duì)話框：勾選：Local mesh size設(shè)置Mesh size: lam/13;點(diǎn)擊“ok”；圖10定義端口局部網(wǎng)格點(diǎn)擊菜單“Mesh->Create mesh”彈

9、出“Create mesh”對(duì)話框，設(shè)置如下：網(wǎng)格剖分方法Mesh size : custom三角形面元長(zhǎng)度：Triangle edge length: lam/3.5點(diǎn)擊：Mesh 生成網(wǎng)格。圖11劃分模型網(wǎng)格 進(jìn)入菜單“Solve/Run”，點(diǎn)擊“FEKO Solver”，提交計(jì)算。2.7：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”，啟動(dòng)后處理模塊PostFEKO顯示結(jié)果。在PostFEKO中，啟動(dòng)之后默認(rèn)顯示是3D視圖方式，點(diǎn)擊“Far Field”按鈕選擇“ff3D”顯示3D輻射方向圖，在右側(cè)面板中，勾選dB。圖12天線3D方向圖 在“Home

10、”菜單中，點(diǎn)擊“3D View->standardconfiguration1”，生成一個(gè)新的3D視圖顯示，點(diǎn)擊“Near Field”中的“nf_xoz”，在右側(cè)面板中勾選“dB”；點(diǎn)擊菜單“Results”，選擇“Show contours”。圖13天線輻射近場(chǎng)在“Home”菜單中，點(diǎn)擊“Cartesian”，生成一個(gè)新的直角坐標(biāo)系顯示，點(diǎn)擊“Source data”中的“waveguide_excitation1”，在右側(cè)面板中，確認(rèn)quantity是“Reflection coefficient”，勾選“dB”，即可顯示該天線的端口S11.圖14天線端口反射系數(shù)在右側(cè)面板中，不勾

11、選dB，把Quantity修改為SWR，顯示駐波比：圖15天線端口駐波關(guān)閉PostFEKO，點(diǎn)擊保存。2.8：采用MoM+DGFM技術(shù)計(jì)算3x3陣列天線的輻射特性：在CadFEKO中，把“horn_ant.cfx”另存為“horn_ant_array.cfx”。刪除已經(jīng)定義的近場(chǎng)設(shè)置：nf_z0和nf_XOZ;定義陣列排布：點(diǎn)擊“Construct”菜單，選擇“Planes/arrays”中的“Linear/Planar array”，彈出“”對(duì)話框：U dimension: Number of Elements: 3; Offset along X axis: Lam*4V dimension: Number of Elements: 3; Offset