FEKO应用4相控阵天线资料.docx
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FEKO应用4相控阵天线资料
FEKO应用4_相控阵天线资料
FEKO应用4:
天线系列
内容:
线性偶极子相控阵
一、模型描述
工作频率:
freq=1GHz
天线:
采用51源偶极子组成的偶极子阵列（垂直极化放置）
天线振子长度:
0.45*lam，沿X方向平行排列
天线阵列单元排布规律参见文本格式文件[图2所示]:
../started/arrayLayout.inc
天线阵列单元的激励幅度和相位参见文本格式文件[图3所示]:
../started/Mag_phase.inc
注:
上述两个文件中单元的幅度和相位排布要和坐标位置排列对应，如单元位置文件的第二行描述的是端口1，在单元激励幅度与相位文件的第二行对应的就是端口1对应的激励和相位。
注:
该例子中天线阵列单元排布规律文件的坐标值是以m单位给定的，所以在CadFEKO中建模的时候，也是采用m的单位，这个要注意对应。
天线单元的复制和激励的添加均在EditFEKO中完成。
图1:
阵列的模型示意图
图2:
天线阵列各单元的位置（X坐标、Y坐标、Z坐标），第一行是注释
图3:
天线阵列各单元的幅度和相位（幅度、相位组合1、相位组合2…）
第一行描述主瓣指向角度与第二行均为注释行二、主要流程:
启动CadFEKO，新建一个工程:
dipole_array.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定义变量:
在左侧树型浏览器中，双击“Variables”节点，依次定义如下变量:
工作频率:
freq=1e9
工作波长:
lam=c0/freq
2.2模型建立:
天线模型建立:
在“Construct”菜单中，点击“Line”，弹出“Createline”对话框，定义线段的起始点坐标:
StartPoint（U:
0.0,V:
0,N:
-lam*0.225）,Endpoint（U:
0.0,V:
0.0,N:
lam*0.225），Label:
dipole，点击“Create”。
图4:
天线模型建立
2.3天线端口设置:
在左侧树型浏览器中，展开“Model->Geometry”节点，选中新建的“dipole”模型，在左下角的“details”树浏览器中展开“Wires”节点，选择“Wire1”（注:
该名称在EditFEKO中进行模型复制平移-TG的时候要对应），点击鼠标右键选择“Createport->Wireport”，在弹出的“Createwireport”对话框中，把“Locationonwire”设置为“Middle”，Label:
Port1（该端口的编号也和EditFEKO中应用端口复制平移TG命令用到的编号对应），点击“Create”按钮。
图5:
端口的定义
2.4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“VoltageSource”，弹出“Addvoltagesource”对话框，采用默认设置，点击“Create”。
图6:
设置电压源激励
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7:
设置3D远场点击“3Dpattern”，修正步长“Increment”中Theta的值为1，phi的值为1，Label:
ff3D，
点击Add;
点击“Horizontalcut（UVplane）”按钮:
Start:
（Theta:
90;Phi:
0）
End:
（Theta:
90;Phi:
180）
修正步长“Increment”:
Theta的值为0，Phi的值为0.5
label:
ffXOY;
点击“Create”。
图8:
设置XOY面的远场
求解方法设置:
采用默认的矩量法，不需要进行设置
2.5网格划分:
点击菜单“Mesh->Createmesh”弹出“Createmesh”对话框，设置如下:
网格剖分方法Meshsize:
Custom****采用自定义方式
线段剖分单元长度Wiresegmentlength:
lam/15
线段剖分单元半径:
Wiresegmentradius:
lam/80
点击:
Mesh生成网格。
图9:
网格划分设置
2.6阵列的生成:
由于阵列的单元（51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。
为了保持CadFEKO与EditFEKO设置的一致性（只满足CadFEKO->EditFEKO的单向性，EditFEKO的设置无法返回到CadFEKO），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“DisableCadFEKOSolutionconfiguration?
”对话框，如下，点击“Yes”即可进入EditFEKO界面。
图10:
选择是否锁定CadFEKO的求解设置
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（可用来复制、平移或旋转天线单元），在Sources部分，写循环来对端口进行信号加载（如幅度和相位）。
图11:
EditFEKO自动生成的命令行
EditFEKO修改1:
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:
**Generatethearray
!
!
for#i=1to50
#x=fileread（"arrayLayOut.inc",#i+1,1）
#y=fileread（"arrayLayOut.inc",#i+1,2）
#z=fileread（"arrayLayOut.inc",#i+1,3）
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:
图12:
添加完天线阵列复制代码之后的EditFEKO显示说明:
函数fileread（）实现从某文件中（如:
“arrayLayOut.inc”）读取某行、某列的数#x=fileread（“arrayLayOut.inc”,#i+1,1）是从文件“arrayLayout.inc”中读取第i+1行、1列的值，
x变量;数据赋给
在EditFEKO，保存修改。
EditFEKO修改2:
把光标定在“Sources”下边，把A1一行注释掉，即:
在A1前边添加“**”（或把光标定在A1这一行，点击Alt+C快捷键来完成注释，Alt+T是取消注释）;把光标定在FR命令行的下边，同时选中NC命令行和DA命令行，点击Alt+C快捷键，把这两行也注释掉，如下图所示:
图13:
注释部分代码之后的EditFEKO显示
把下边的脚本复制到FR命令行的下边（或者从附带的脚本文件arraySource.txt中复制）。
!
!
for#j=1to7**forthenoofthephase
NC:
StandardConfiguration_#j
!
!
for#i=1to51**forthecalculationofeachpasecombination#Source_Mag=fileread（"Mag_phase.inc",#i+2,1）
#Source_Phase=fileread（"Mag_phase.inc",#i+2,#j+1）
!
!
if#i=1then
A1:
0:
dipole.Wire1.Port#i:
0:
:
:
#Source_Mag:
#Source_Phase:
:
:
:
50**VoltageSource1
!
!
else
A1:
1:
dipole.Wire1.Port#i:
:
:
:
#Source_Mag:
#Source_Phase:
:
:
:
50**VoltageSource#i
!
!
endif
!
!
next
修改后的EditFEKO脚本如下:
图14:
添加循环实现信号的加载
**EndofEditFEKO修改3:
把光标定在EditFEKO的最后一行EN命令的上边（包括注释行file），添加一行命令“!
!
next”，该命令是为了和图14中的第一组“!
!
for”循环对应，修改后的EditFEKO如图15所示:
图15:
添加循环终止行的代码
在EditFEKO中保存做过的修改。
2.7预处理并提交计算:
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“FEKOSolver”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。
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。
显示3D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。
进入菜单“Result”，点击“Grid”，在3D结果中不显示网格。
图16:
显示3D计算结果（主瓣指向y轴时）
在右侧控制面板最上方的“dipole_array1_source”区域，查看主瓣指向偏离y方向的方向图。
图17:
主瓣偏离y轴一定角度（60度）时的3D方向图
显示2D结果:
点击“Home”菜单中的“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesiangraphic1”,在左侧“ModelBrowser”区域，依次选择“StandardConfiguration_1”…
“StandardConfiguration_7”中位于“Request”下的“ff_XOY”，用鼠标拖到中间的直角坐标系中，在右侧面板中:
在右上方的“Traces”区域，同时选中所导入的曲线“ffXOY_?
”;
勾选dB;
进入菜单“Measure”，选择“Point”中的“Globalmaximum”;
图18:
2D增益方向图
在“Home”菜单中，点击“Save”保存为“dipole_array.pfs”，退出PostFEKO。
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