FEKO应用微带天线仿真

1、FEKO应用14：微带天线仿真内容：微带天线单元建模与辐射一、模型描述天线模型描述：天线形式为：矩形贴片天线馈电方式是：针馈+电压源激励计算项目：计算天线单元的辐射，分别采用FDTD和MoM求解器二、主要流程：启动CadFEKO，新建一个工程：Microstrip_MoM_3.0GHz.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。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mm；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：最小工作频率：

2、fmin=2.7e9最大工作频率：fmax=3.3e9工作频率：freq=3e9工作波长：lam=c0/freq/0.001相对介电常数：epsr=2.2天线贴片宽边长度：lenY=46.648天线贴片窄边长度：lenX=31.1807介质基板宽边长度：sub_LenY=80介质基板窄边长度：sub_LenX=50介质基板厚度：sub_H=2.87馈电偏移位置：offsetX=8.9贴片边沿网格剖分规则：mesh_shell=1.52.3：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 mediu

3、m 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“substrate”：2.4：模型建立：天线模型建立：点击菜单“Construct”，选择“Rectangle”，弹出“Create Rectangle”对话框：Definition methods: Base centre, width, depthBase centre (C)：U:0.0, V: 0.0, N: 0.0Width (W): lenXDepth (D): lenYLabel: patch点击 “Ad

4、d”Width(W): lenX*0.9Depth(D): lenY*0.95Label: patch2点击“Create” 在菜单“Construct”中，选择“Cuboid”，弹出“Create cuboid”对话框：Definition methods: Base centre, width, depth，heightBase centre (C)：U:0.0, V: 0.0, N: -sub_HWidth(W) : sub_LenXDepth(D): sub_LenYHeight (H): sub_HLabel: substrate点击“Create”按钮在菜单“Construct”中

5、，选择“Line”，弹出“Create Line”对话框：Start Point: U: -offsetX V: 0.0, N: -sub_HEnd point: U: -offsetX, V: 0.0, N: 0.0Label: feed_Pin点击“Create”按钮天线模型材料设置：在左侧树型浏览器的“Geometry”中，选中patch，在详细树型浏览器中，展开其“faces”，选择“Face1”，点击鼠标右键选择“Properties”，在弹出的“Face properties”对话框中，设置Medium为“Perfect electric conductor ”，点击“ok”；同样

6、的方法设置模型patch2；在左侧树型浏览器的“Geometry”中，选中substrate，在详细树型浏览器中，展开其“Regions”，选择“Region?”，点击鼠标右键选择“Properties”，在弹出的“Region properties”对话框中，设置Medium为“substrate”，点击“ok”； 在3D视图中，选择介质体的底部平面，点击鼠标右键，选择“Properties”，在弹出的“Face properties”对话框中，设置Medium为“Perfect electric conductor ”，点击“ok”；2.5：天线端口设置：在左侧树型浏览器的“Model-G

7、eometry”中选择“feedPin”，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“Start”，Label：Port1，点击“Create”。在树型浏览器中，进入“Model-Geometry”，选择所有的模型，点击鼠标右键，选择“Apply-Union”，把新生成的模型更名为“microstrip”。2.6：电参数与求解设置：在左侧树型浏览器中，由“Construct”切换到“Configura

8、tion”：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：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：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“

9、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”。2.7：网格划分：在3D视图中，选中贴片的边缘面，点击鼠标右键，选择“Properties”，在弹出的“Face properties”对话框中，进入“Face properties”对话框：勾选：Local mesh size设置Mesh size: mesh_shell;点击“ok”；点击菜单“Mesh-Create mesh

10、”弹出“Create mesh”对话框，设置如下：网格剖分方法Mesh size : fine线段剖分单元半径：Wire segment radius: 0.25点击：Mesh 生成网格。进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。2.8：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“Polar”，进入直

11、角坐标系，点击“Far field”按钮选择“ffXOZ”，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“Source data”按钮，在右侧控制面板中，把“Quantity”修正为“Impedance”，点击“Real”。选中右侧控制面板中的source，点击键盘ctrl+K，复制该曲线为source_1，把“Impedance”参数设定为Imaginary。进入“Measure”菜单，点击“Cursors”，显示3.0GHz时，天线的输入阻抗实部和虚部值。可以发现：3.0GHz时，该微带天线单元的阻抗实部为40.5 ohm，虚部

12、为3.55 ohm。不要关闭PostFEKO，点击保存。2.9：采用时域求解器（FDTD）计算：在CadFEKO中，把“Microstrip_MoM_3.0GHz.cfx”另存为“Microstrip_FDTD.cfx”。进入“Solve/Run”菜单，点击“Solver Setting”，弹出“Solver Settings”对话框，进入“FDTD”标签，勾选：Activate the finite difference time domain (FDTD) solver。点击“OK”按钮。进入菜单“mesh”，点击“Create mesh”，采用默认设置，点击“mesh”按钮，生成网格。设

13、置扫频计算：在左侧树型浏览器中，进入“Configuration”，双击“Global”中的“Frequency”节点，弹出“solution frequency”对话框：扫频方式选择：Linearly spaced discrete pointsStart frequency: fminEnd frequency: fmaxNumber of frequencies: 7点击 OK进入“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”提交计算。计算完成之后，切换到已经打开的PostFEKO，点击“Home”菜单中的“Cartesian”，进入到已经显示的“Cartesian”直角坐标系中。点击“Home”菜单中的“Add Model”按