FEKO应用5喇叭天线及阵列仿真要点.docx

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FEKO应用5喇叭天线及阵列仿真要点

FEKO应用5：

矩形喇叭天线仿真

内容：

矩形喇叭天线及其阵列仿真

一、模型描述

天线模型描述：

天线形式为：

矩形喇叭天线

馈电方式是：

波导端口+波导激励

图1喇叭阵列天线

计算项目：

计算天线单元的辐射和空间辐射场强，采用MoM求解器。

计算天线阵列（3x3）的辐射，采用MoM的DGFM技术

二、主要流程：

启动CadFEKO，新建一个工程：

horn.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“Modelunit”，在“Modelunit”对话框中，选择cm；

图2设置模型单位

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：

工作频率：

freq=1.645e9

工作波长：

lam=c0/freq/0.01

波导截面长边尺寸：

wa=12.96

波导截面窄边尺寸：

wb=4.86

波导高度：

wl=30.2

开口喇叭长边尺寸：

ha=55

开口喇叭窄边尺寸：

hb=42.80

开口喇叭长度：

hl=46

2.3：

模型建立：

天线模型建立：

点击菜单“Construct”，选择“cuboid”，弹出“CreateCuboid”对话框：

图3建立波导模型

Definitionmethods:

Basecorner,width,depth，height***采用默认设置

Basecentre（C）：

U:

-wa/2,V:

-wb/2,N:

-wl

Width（W）:

wa

Depth（D）:

wb

Height（H）:

wl

Label:

waveguide_section

点击“Create”按钮

点击菜单“Construct”，选择“Flare”，弹出“CreateFlare”对话框：

Definitionmethods:

Basecentre,width,depth,height,topwidth,top***

Basecentre（C）:

U:

0.0,V:

0.0,N:

0.0

Bottomwidth（Wb）:

wa

Bottomdepth（Db）:

wb

Height（H）:

hl

Topwidth（Wt）:

ha

Topdepth（Dt）:

hb

Label:

horn

点击“Create”

图4定义喇叭模型

在左侧树型浏览器的“Model->Geometry”中，同时选中新建立的模型，点击鼠标邮件，选择“Apply->Union”，把生成的模型更名为“horn”;

选中模型horn，点击鼠标右键，选择“Apply->Simplify”，对模型进行冗余面的处理；

在3D视图中，选中模型的喇叭天线顶部的面，点击鼠标右键选择“delete”，形成开口。

2.4：

天线端口设置：

在左侧树型浏览器的“Model->Geometry”中选择“horn”，在其“details”树浏览器中展开“Faces”节点，选择喇叭底部的面“Face?

?

”，点击鼠标右键选择“Createport->Waveguideport”，在弹出的对话框“Createwaveguideport”中，采用默认设置，Label为Port1，点击“Create”。

2.5：

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：

展开“Global”，双击“Frequency”，弹出“Solutionfrequency”对话框：

选择：

Singlefrequency;

Frequency（Hz）:

freq

点击OK

激励设置：

在“Global”中，选中“Sources”点击鼠标右键选择“WaveguideSource”，弹出“Addwaveguidesource”对话框，采用默认设置，点击“Create”。

图5定义波导激励

辐射远场设置：

在“Configurationspecific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Farfields”，弹出“Requestfarfields”对话框：

图6定义3D方向图

点击“3Dpattern”，修正步长“Increment”中Theta的值为1，Label：

ff3D，点击Add；

点击“Verticalcut（UNplane）”按钮，修正步长“Increment”中Theta的值为1，label：

ffXOZ，点击“Create”。

图7定义XOZ平面方向图

辐射近场设置：

在“Configurationspecific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Nearfields”，弹出“Requestnearfields”对话框：

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/10

Label:

nf_z0

点击“Add”

图8定义口面近场

Start：

（U:

-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/8

Label:

nf_xoz

点击“Create”

图9定义近场

2.6：

网格划分：

在3D视图中，喇叭天线的馈电端口面，点击鼠标右键，选择“Properties”，在弹出的“Faceproperties”对话框中，进入“Faceproperties”对话框：

勾选：

Localmeshsize

设置Meshsize:

lam/13;

点击“ok”；

图10定义端口局部网格

点击菜单“Mesh->Createmesh”弹出“Createmesh”对话框，设置如下：

网格剖分方法Meshsize:

custom

三角形面元长度：

Triangleedgelength:

lam/3.5

点击：

Mesh生成网格。

图11划分模型网格

进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKOSolver”，提交计算。

2.7：

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“FarField”按钮选择“ff3D”显示3D辐射方向图，在右侧面板中，勾选dB。

图12天线3D方向图

在“Home”菜单中，点击“3DView->standardconfiguration1”，生成一个新的3D视图显示，点击“NearField”中的“nf_xoz”，在右侧面板中勾选“dB”；

点击菜单“Results”，选择“Showcontours”。

图13天线辐射近场

在“Home”菜单中，点击“Cartesian”，生成一个新的直角坐标系显示，点击“Sourcedata”中的“waveguide_excitation1”，在右侧面板中，确认quantity是“Reflectioncoefficient”，勾选“dB”，即可显示该天线的端口S11.

图14天线端口反射系数

在右侧面板中，不勾选dB，把Quantity修改为SWR，显示驻波比：

图15天线端口驻波

关闭PostFEKO，点击保存。

2.8：

采用MoM+DGFM技术计算3x3阵列天线的辐射特性：

在CadFEKO中，把“horn_ant.cfx”另存为“horn_ant_array.cfx”。

删除已经定义的近场设置：

nf_z0和nf_XOZ;

定义阵列排布：

点击“Construct”菜单，选择“Planes/arrays”中的“Linear/Planararray”，弹出“”对话框：

Udimension:

NumberofElements:

3;OffsetalongXaxis:

Lam*4

Vdimension:

NumberofElements:

3;OffsetalongXaxis:

Lam*3

点击“Create”；

图16定义周期阵列

进入“Solve/Run”，点击“FEKOSolver”提交计算。

计算完成之后，点击“Alt+3”或“PostFEKO”，启动后处理PostFEKO；

在“Home”菜单中，点击“Farfield”中的ff3D，在右侧面板中勾选dB。

结果如下图所示。

图17周期阵列方向图