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1、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 “Model unit”，在“Model unit”对话框中，选择cm；图 2 设置模型单位2.2：定义变量：在 Ca
2、dFEKO 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=462.3：模型建立：天线模型建立：点击菜单“Construct” ，选择“cuboid” ，弹出“Create Cuboid”对话框： 图 3 建立波导模型Definition methods: Base corner, width, depth，height *采
3、用默认设置Base centre (C)：U: -wa/2, V: -wb/2, N: -wlWidth(W) : waDepth(D): wbHeight (H): wlLabel: waveguide_section点击“Create”按钮点击菜单“Construct” ，选择“Flare” ，弹出“Create Flare”对话框：Definition methods: Base centre, width, depth, height, top width,top*Base centre(C): U: 0.0, V:0.0, N:0.0Bottom width(Wb): waBotto
4、m depth(Db): wbHeight (H): hlTop width (Wt): haTop depth (Dt): hbLabel: 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
5、-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“Create port-Waveguide port”，在弹出的对话框“Create waveguide port”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“Solution frequency”对话框：选择：Single frequency
6、;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 Source”，弹出“Add waveguide source”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“Configuration specific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Far fields”，弹出“Request far fields”对话框：图 6 定义 3D 方向图点击“3D pattern”，修正步长“Increment”中 Theta 的值为 1，Label：ff3D，点
7、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 ”。图 7 定义 XOZ 平面方向图辐射近场设置：在“Configuration specific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Near fields”，弹出 “Request near fields”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/10Lab
8、el: 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/8Label: 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“Face properties”对话框中，进入 “Face properties”对话框：勾选：Local mesh size设置 Mesh size: lam/13;
9、点击“ok” ；图 10 定义端口局部网格点击菜单“Mesh-Create mesh”弹出“Create mesh”对话框，设置如下：网格剖分方法 Mesh size : custom三角形面元长度：Triangle edge length: 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“FEKO Solver”，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“Far F
10、ield”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“ 3D View-standardconfiguration1”，生成一个新的 3D 视图显示，点击“Near Field”中的 “nf_xoz”，在右侧面板中勾选“dB” ；点击菜单“Results” ，选择“Show contours”。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“Source data”中的 “waveguide_excitation1”，在右侧面板中，确认 quantit
11、y 是“Reflection coefficient”，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/Plan
12、ar array”，弹出“”对话框：U dimension: Number of Elements: 3; Offset along X axis: Lam*4V dimension: Number of Elements: 3; Offset along X axis: Lam*3点击“Create ”；图 16 定义周期阵列进入“Solve/Run” ，点击“FEKO Solver”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“ Far field”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
