FEKO应用16-偶极子阵列-天线罩解析

FEKO 应用 16 天线罩透波 内容 偶极子阵列天线 带反射板 单层天线罩 一 设计仿真流程一 设计仿真流程 二 模型描述二 模型描述 工作频率 freq 8GHz 天线 采用 91 个偶极子辐射单元 反射板 天线振子长度 0 45 lam 极化方向在 X 方向 天线阵列单元排布规律参见文件 antarrayLayOut inc 反射板离开辐射振子的距离为 0 25 lam 反射板半径 R 110 mm 天线罩 相对介电常数 epsr 2 23 介质损耗正切 tand 0 015 天线罩母线文件从 radome cfx 文件中读入 天线阵列的端口和激励的复制在 EditFEKO 中完成 三 主要流程 三 主要流程 启动 CadFEKO 新建一个工程 antarray with Radome cfx 在以下的各个操作过程中 可以即时保存做个的任何修正 3 1 定义长度单位 默认单位是 m 点击菜单 Home 中的图标按钮 Model unit 在 Model unit 对话框中 选择 mm 3 2 定义容器大小 默认单位是 5e 02 点击菜单 Home 中的图标按钮 Model Extents 在 Geometry extents 对话框中 设置 Maximum coordinate 为 5E 03 3 3 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 8e9工作波长 lam c0 freq 0 001 介电常数 epsr 2 33损耗正切 tand 0 015 天线反射板半径 R 110天线反射板离偶极子阵列的距离 offset lam 4 天线罩网格剖分标准 radome mesh lam 3 5 3 4 定义材料 在 CadFEKO 中左侧的树型浏览器中选中 Media 节点 点击鼠标右键 选择 Dielectric 在弹出的 Dielectric medium properties 对话框中 定义相对介电常数 Relative permittivity 和介质损耗正切值 Dielectric loss tangent 名称定义为 radome 3 5 模型建立 天线模型天线模型 在 Construct 菜单中 点击 Line 弹出 Create line 对话框 定义线 段的起始点坐标 Start Point U lam 0 225 V 0 N 0 0 End point U lam 0 225 V 0 0 N 0 0 Label dipole 点击 Create 天线模型反射板天线模型反射板 在 Construct 菜单中 点击 Ellipse 弹出 Create Ellipse 对话 框 定义中心位置坐标 Centre Point U 0 0 V 0 0 N offset Radius U r Radius V r Label ref 点击 Create 天线罩模型天线罩模型 在 Home 菜单中 点击 Import CadFEKO model cfx 选择自 带的 radome cfx 文件 在弹出的 Import CADFEKO model 对话框中 按照如下选项设 置 点击 OK 完成导入之后 可以发现在左侧树型浏览器的 Model Geometry 中有 radome base radome inner radome outer 同时选中这三个模型 点击鼠标右 键 选择 Apply Union 新生成的模型为 Union1 选中新模型 Union1 点击鼠标右键 Apply Spin 在弹出的 Spin 对话框中 按 照下图进行设置 旋转中心 Origin U 0 0 V 0 0 N 0 0 旋转轴 Axis direction U 0 0 V 0 0 N 1 0 旋转角 Angle degrees 360 点击 Create 把新生成的模型 Spin1 更名为 radome 天线罩模型材料设置天线罩模型材料设置 在左侧树型浏览器的 Geometry 中 选中 Radome 在详细 树型浏览器中 展开其 Regions 选择 Region free space 点击鼠标右键选择 Properties 在弹出的 Region properties 对话框中 设置 Region medium 为 radome 在 Region properties 对话框中 进入 Meshing 标签 勾选 Local mesh size Mesh size radome mesh 点击 OK 3 6 天线端口设置 在左侧树型浏览器的 Model Geometry 中选择 dipole 在其 details 树浏览器 中展开 Wires 节点 选择 Wire1 点击鼠标右键选择 Create port Wire port 在弹 出的对话框 Create wire port 中 把 Location on wire 设置为 Middle Label Port1 点击 Create 3 7 电参数与求解设置 在左侧树型浏览器中 由 Construct 切换到 Configuration 工作频率设置工作频率设置 展开 Global 双击 Frequency 弹出 Solution frequency 对话 框 选择 Single frequency Frequency Hz freq 点击 OK 激励设置激励设置 在 Global 中 选中 Sources 点击鼠标右键选择 Voltage Source 弹 出 Add voltage source 对话框 采用默认设置 点击 Create 辐射远场设置辐射远场设置 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 修正步长 Increment 中 Theta 的值为 2 Label ff3D 点击 Add 点击 Vertical cut UN plane 按钮 修正步长 Increment 中 Theta 的值为 1 label ffXOZ 点击 Create 求解方法设置求解方法设置 点击 Solve Run 菜单 弹出 Solver settings 对话框 进入 MLFMM ACA 标签 选择 Solve model with the multilevel fast multipole method MLFMM 为了降低内存 加速收敛 可以修正 MLFMM 的预调件 默认预调件是 SuperLU 8193 可以修正为 SPAI 8192 和迭代残差 0 009 的计算精度足够 默认值是 0 003 在 这里我们设置为 0 01 在 Solver settings 对话框中 进入 Preconditioner 标签 设置如下 Stopping criterion for residuum 0 01 Preconditioner Sparse approximate inverse SPAI 8192 3 8 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 采用自定义方式 三角形面元棱边长度 Triangle edge length lam 6 线段剖分单元长度 Wire segment length lam 15 线段剖分单元半径 Wire segment radius lam 90 点击 Mesh 生成网格 3 9 阵列的生成 由于阵列的单元 93 个 比较多 在 CadFEKO 中为每个单元设定端口和激励效率相对 比较低 由于阵列的单元尺寸是相同的 所以可以在 EditFEKO 中通过循环来快速生成阵列 并完成对端口激励信号的快速定义 为了保住 CadFEKO 与 EditFEKO 设置的一致性 我们在 进入到 EditFEKO 界面的时候 可以锁定 CadFEKO 中的求解设置 操作如下 在 CadFEKO 中 先保存工程文件 点击菜单 Solve Run 中的 EDITFEKO 按钮 启 动 EditFEKO 弹出 Disable CadFEKO Solution configuration 对话框 如下 点击 Yes 即可进入 EditFEKO 界面 每一个工程文件都会对应一个脚本文件 后缀为 pre 该工程自动生成的脚本如下 可以发现在该脚本中包含了 计算方法 材料设置 求解设置 激励 计算远场等全面信 息 接下来我们需要在 IN 函数下边写循环生成天线阵列 采用的 TG 函数 来复制 平 移 旋转天线单元 在 Sources 部分 写循环来对端口进行信号加载 把下边的脚本 或者从附带的脚本文件 arrayGeneration txt 中复制 复制到 IN 函数 的下边 Generate the array for i 1 to 92 x fileread arrayLayOut inc i 2 1 y fileread arrayLayOut inc i 2 2 z fileread arrayLayOut inc i 2 3 TG 1 dipole wire1 dipole wire1 i 2 x y z TG 1 dipole wire1 port1 dipole wire1 port1 i 2 x y z next 复制之后 EditFEKO 中的脚本如下 说明 函数fileread 实现从某文件中 如 arrayLayOut inc 读取某行 某列的 数值 x fileread arrayLayOut inc i 2 1 是从文件 arrayLayout inc 中读取第i 2行 1 列的数据赋给x变量 在 EditFEKO 保存修改 把光标定在 Sources 下边 把 A1 一行注释掉 即 在 A1 前边添加 把下边 的脚本复制到 A1 一行的下边 或者从附带的脚本文件 arraySource txt 中复制 Sources for i 1 to 93 if i 1 then A1 0 dipole Wire1 Port i 0 1 0 VoltageSource1 else A1 1 dipole Wire1 Port i 0 1 0 VoltageSource i endif next 修改后的 EditFEKO 脚本如下 在 EditFEKO 中保存做过的修改 点击 Solve Run 菜单中的 PreFEKO 检查有无错 误 无误之后 可以点击 Solve Run 中的 FEKO Solver 来提交计算 也可以关闭 EditFEKO 在 CadFEKO 中提交计算 效果是一样的 在这里我们采用在 CadFEKO 中提交计 算 3 10 后处理显示结果 计算完成之后 点击 Solve Run 菜单中的 PostFEKO 启动后处理模块 PostFEKO 显示结果 在 PostFEKO 中 启动之后默认显示是 3D 视图方式 点击 Far Field 按钮选择 ff3D 显示 3D 辐射方向图 在右侧面板中 勾选 dB 显示 2D 结果 点击 Home 菜单中的 Cartesian 进入直角坐标系 点击 Far field 按钮选择 ffXOZ 在右侧面板中 勾选 dB 不要关闭 PostFEKO 点击保存 3 11 天线阵列辐射计算 在 CadFEKO 中 把 antarray with radome cfx 另存为 antarray only cfx 在左侧 树型浏览器中 进入 Model Geometry 选中 radome 点击鼠标右键选择 delete 只保留了 dipole 和 re