FEKO应用5喇叭天线及阵列仿真.docx
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FEKO应用5喇叭天线及阵列仿真
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
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