FEKO应用1_方波导圆天线

1、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

2、“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”。

3、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。图6：定义波导端口2.4：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，选中新建方波导天线底部面

4、元（z=0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2.5：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 frequenc

5、y”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：Specify modes manually：点击Add按照下述列表中的值进行设置NoTypemnMagnitudePhase1TE10102TE01190Label：WaveguideExcitation1点击“Create”。 图9：定义端口激励求解设置：在“Configuration specific”中，

6、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“Add”。图10：远场方向图求解设置-3D Pattern点击“Vertical cut (UN plane)”按钮;设置theta 的Increment为：2Phi的Increment：0Label：ffXOZ点击“Create”。图11：远场方向图求解设置-Vertical cut (UN plane)点击“Vertical cut (VN

7、plane)”按钮;设置theta 的Increment为：2Phi的Increment：0.0Label：ffYOZ点击“Create”。图12：远场方向图求解设置-Vertical cut (VN plane)2.6：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13：定义网格划分2.7：提交计算：交计算：计算方法采用默认的矩量法“MoM”。进入菜单“Solve/Run”，点击“F

8、EKO 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3D结果：在“Home”菜单中，点击“Far field->ff3D”，在右侧控制面板中:勾选：dB；勾选：RHC进入“Mesh”菜单，点击“Mesh Opacity”下拉菜单，选择 “40%”；这时，得到的3D显示效果如图所示： 图14:3D辐射方向图显示-右旋圆极化在右侧控制面板中:勾选：dB

9、；勾选：LHC这时，得到的3D显示效果如图所示：图15:3D辐射方向图显示-左旋圆极化显示2D结果：切换到“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，点击“Far field->ffXOZ”，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ffXOZ，选中Trace：ffXOZ，在控制面板中进行设置：可以看到并修改为：勾选：LHC勾选：dB 图16：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ffXOZ，点击快捷键“Ctrl+K”复制成ffXOZ_1，

10、选中ffXOZ_1，在右侧控制面板中，修改设置为：勾选：RHC勾选：dB 图17：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->ffYOZ”，会在直角坐标系中直接显示phi=90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ffYOZ，选中Trace：ffYOZ，在控制面板中进行设置：可以看到并修改为：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ffYOZ，点击鼠标右键，选择“Duplicat

11、e trace”复制成ffYOZ_1，选中ffYOZ_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-右旋圆极化进入“Home”菜单，点击“Save project”，保存计算结果文件为：“square_waveguide_LHC.pfs”，关闭Postfeko。2.9：方波导右旋圆极化-设置修改：切回到CadFEKO中，点击起始菜单的“Save as”按钮，另存为“square_waveguide_RHC.cfx”。2.9.1 激励源设置：在左侧树型浏览器，切换到“Configuration”，展开“Global->Sources”节点，双击已经

12、建立的“WaveguideExcitation1”，弹出“Modify waveguide excitation”对话框：按照下述列表中的值进行设置NoTypemnMagnitudePhase1TE10102TE011-90Label：WaveguideExcitation1点击“OK”。图18：修改激励设置-右旋圆极化2.9.2提交计算：点击菜单“Solve/Run”中“FEKO Solver”或快捷键“Alt+4”，提交计算。3.0：方波导右旋圆极化-结果显示：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

13、。显示3D结果：在“Home”菜单中，点击“Far field->ff3D”，在右侧控制面板中:勾选：dB；勾选：RHC进入“Mesh”菜单，点击“Mesh Opacity”下拉菜单，选择 “40%”；这时，得到的3D显示效果如图所示： 图19:3D辐射方向图显示-右旋圆极化在右侧控制面板中:勾选：dB；勾选：LHC；这时，得到的3D显示效果如图所示： 图20:3D辐射方向图显示-左旋圆极化显示2D结果：切换到“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，点击“Far field->ffXOZ”，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ffXOZ，选中Trace：ffXOZ，在控制面板中进行设置：可以看到并修改为：勾选：LH