FEKO应用7载体平台多天线布局.docx
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FEKO应用7载体平台多天线布局
FEKO应用7：
EMC系列
内容：
锥台上收发振子天线的隔离度
一、模型描述
1.1模型描述：
图1：
锥台与天线全模型示意图
载体的尺寸：
顶部半径:
R1=0.25*lam
底部半径:
R2=0.35*lam
高度:
L=3*lam
遮挡物的尺寸：
宽度:
0.2*lam
高度:
0.45*lam
厚度:
0.01*lam
遮挡物的起始位置：
-pos_start=0.3*lam
1.2计算方法描述：
采用矩量法-MoM
1.3计算参数：
遮挡体在固定位置的时候，收发振子天线之间的隔离度计算，分别采用S参数法和功率法；
固定频率下，采用S参数法，通过扫参方法（GridSearch）来分析得到隔离度随遮挡体位置改变的规律曲线。
二、主要流程：
启动CadFEKO，新建一个工程：
multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21.cfx，在以下的各个操作过程中，可以即时保存做过的任何修正。
2.1：
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=100e6
工作波长：
lam=c0/freq
天线高度：
ant_H=lam/4
天线离锥台顶部的距离：
ant_pos0=0.1*lam
锥台的长度：
L=3*lam
遮挡体的位置参数-扫参参数：
dis=0
遮挡体的起始位置：
pos_start=L*0.3
锥台的顶部半径：
R1=0.25*lam
锥台的底部半径：
R2=0.35*lam
图2：
变量定义
2.2：
模型建立：
锥台模型建立：
点击菜单“Construct”，选择“Cone”，弹出“CreateCone”对话框：
进入“Workplane”标签，修改VVector为：
（X:
0.0,Y:
0.0;Z:
-1）
进入“Geometry”标签：
BaseCentre:
（U:
0.0;V:
0.0;N:
-L/2）
Baseradius（Rb）：
R1
Height（H）：
L
Topradius（Rt）：
R2
Label：
Cone
点击“Create”。
图3：
创建锥台模型
定义工作平面：
在左侧树型浏览器中，选中“Workplane”节点，点击鼠标右键，选择“Addworkplane”或者直接按键盘功能键“F9”，弹出“Createworkplane”对话框：
把光标定在“Origin”区域，同时按住键盘的“Ctrl+Shift”键不放，在3D视图中移动鼠标拾取下图所示位置的坐标，确定工作坐标系如下图中的所示，Label为workplane1，点击“Create”按钮。
图4：
定义工作平面
天线模型建立：
在“Construct”菜单中，点击“Line”，弹出“CreateLine”对话框：
进入“Workplane”标签：
把光标定在“Origin”区域，同时按住“Ctrl+Shift”键不放，鼠标左键点选新建立的“workplane1”；
回到“Geometry”标签：
StartPoint定义为：
（U:
0.0;V:
ant_pos0;N:
0.0）
EndPoint定义为：
（U:
0.0;V:
ant_pos0;N:
ant_H）
Label:
ant1;
点击“Add”按钮；
StartPoint定义为：
（U:
0.0;V:
L-ant_pos0;N:
0.0）
EndPoint定义为：
（U:
0.0;V:
L-ant_pos0;N:
ant_H）
Label:
ant2;
点击“Create”按钮；
图5：
创建天线模型
天线端口定义：
在左侧树型浏览器中，选中新建立的天线模型ant1，（或在3D视图中，切换到线选模式，点选ant1模型）在左下角的“Details”树型浏览器中，展开“Wires”节点，选择“Wire？
”，点击鼠标右键，选择“Apply->Createport->Wireport”，弹出“CreateWirePort”对话框，采用默认设置，点击“Create”按钮；
图6：
创建天线1的端口-port1
用同样的方法，在ant2与锥台的交点位置上建立端口Port2。
图7：
创建天线2的端口-port2
遮挡体模型建立：
在“Construct”菜单中，点击“Cuboid”，弹出“CreateCuboid”对话框：
进入“Geometry”标签：
Basecorner:
（U:
-0.1*lam;V:
0.0;N:
0.0）
Width（W）:
0.2*lam
Depth（D）:
0.01*lam
Height（H）:
0.45*lam
Label:
zhedang
点击“Create”按钮。
图8：
定义遮挡体
在左侧树型浏览器中，展开“Geometry”节点，选择新建立的“zhedang”，点击鼠标右键，选择“transform->Translate”，弹出“Translate”对话框：
进入“Workplane”标签，把光标定在“Origin”区域，同时按住键盘的“Ctrl+Shift”键不放，在左侧树型浏览器中的“Workplanes”节点中，点选“Workplane1”；
进入“translate”标签：
From:
（U:
0.0;V:
0.0;N:
0.0）
To:
（U:
0.0;V:
-pos_start;N:
0.0）
点击“OK”按钮
图9：
初始化遮挡体的位置
参数化遮挡体的位置：
为便于扫参时，该模型沿着锥台的侧壁滑动，高度不变。
选中模型“zhedang”，点击鼠标右键，选择“Transform->Translate”，弹出“Translate”对话框：
进入“Workplane”标签，把光标定在“Origin”区域，同时按住键盘的“Ctrl+Shift”键不放，在左侧树型浏览器中的“Workplanes”节点中，点选“Workplane1”；
进入“translate”标签：
From:
（U:
0.0;V:
0.0;N:
0.0）
To:
（U:
0.0;V:
dis;N:
0.0）
点击“OK”按钮
图10：
参数化（沿V轴平移dis距离）遮挡体沿锥台侧边的滑动距离
在左侧树型浏览器中，展开“Geometry”节点，选择新建立所有模型“ant1，ant2，Cone，zhedang”等，点击鼠标右键选择“Apply->Union”，把新生成的模型更名为“ant_with_zhedang_on_Cone”；
选中新生成的模型“ant_with_zhedang_on_Cone”，点击鼠标右键，选择“Apply->Simpify”，弹出“Simplifygeometry”对话框，采用默认设置，直接点击“Create”按钮（遮挡体在锥台内部的部分会自动删除）。
2.3：
电参数设置：
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”节点，在弹出的“SolutionFrequency”对话框中设置如下：
选择：
Linearlyspaceddiscretepoints;
Startfrequency（Hz）:
freq*0.8
Endfrequency（Hz）:
freq*1.2
Numberoffrequencies:
21
点击OK按钮。
图11：
设置工作频率
求解设置：
在“ConfigurationSpecific”中，选中“Requests”，点击鼠标右键，选择“MultiportS-parameter”，弹出“RequestS-parameters”对话框，按照下表进行设置：
编号
Port
ImpedanceProperties
Active
1
Port1
50
勾选
点击“Add”按钮
2
Port2
50
不勾选
点击“Create”按钮
图12：
设置S参数计算
这时，在左侧树型浏览器上侧的“Configurations”区域，新生成了一个“SparameterConfiguration1”；
激励加载：
在左侧树型浏览器上侧的“Configurations”区域，用光标点选“StandardConfiguration1”，在树型浏览器，进入“Configuration”标签中，展开“Global”节点，选中“Sources”，点击鼠标右键，选择“Specifysourcesperconfiguration”，这时，Source节点会直接从“Global”中跳转到“Configurationspecific”中，在“Configurationspecific”中，选中“Sources”节点，点击鼠标右键，选择“Voltagesource”，弹出“CreateVoltagesource”对话框，采用默认设置，点击“Create”按钮完成设置。
图13：
设置电压源，端口参考阻抗为50ohm
阻抗加载：
在左侧树型浏览器中，在“Configuration”标签，选中“Configurationspecific”，点击鼠标右键选择“specifyloadsperconfiguration”，再次选中“Configurationspecific”节点，选择“Addload”，弹出“Addload”对话框：
图14：
定义端口2阻抗加载
功率加载：
在左侧树型浏览器中，在“Configuration”标签，选中“Configurationspecific”，点击鼠标右键选择“specifyPowerperconfiguration”，再次选中“Configurationspecific”节点，选择“Power”，弹出“Powersettings”对话框：
选择：
Incidentpower（transmissionlinemodel）
Sourcepower（Watt）:
1
Realpart0fZ0:
50
点“OK”。
图15：
设定输入功率，考虑激励源端口的反射
2.4：
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:
Standard
线段半径：
WireSegmentradius:
lam/100
点击：
Mesh生成网格。
图16：
定义网格划分
2.5：
提交计算：
计算方法采用默认的矩量法“MoM”。
进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKOSolver”，提交计算。
可以选择并行模式。
2.6：
后处理显示结果：
计算完成之后，点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”或快捷键“Alt+3”，启动后处理模块PostFEKO显示结果。
显示2D结果：
切换到“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“CartesianGraph1”：
点击“
”下的“SParameter1”，在右侧控制面板中：
在“Traces”区域，选中“SParameter1”
勾选dB
点击“
”下的“Load2”，在右侧控制面板中：
在“Traces”区域，选中“Load2”
勾选dB
两种计算方法得到的天线隔离度（S参数法与功率法）曲线如下图所示，可以看出两种方法计算的结果完全一致：
图17：
天线隔离度曲线（S参数法vs.功率法）
进入“Home”菜单，点击“Saveproject”，保存计算结果文件为：
“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21.pfs”，关闭Postfeko。
2.7：
扫参法调整遮挡体的位置-设置修改：
切回到CadFEKO中，点击起始菜单的“Saveas”按钮，把“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21.cfx”另存为“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21_opt.cfx”。
2.7.1修改求解设置：
在左侧树型浏览器上部的“Configurations”区域，选中“StandardConfiguration1”，删除该求解设置，只保留“SParameterConfiguration1”。
工作频率修正：
在左侧的树型浏览器中，进入“Configuration”标签，展开“Global”，双击“Frequency”节点，弹出“Solutionfrequency”对话框：
选择：
Singlefrequency
Frequency（Hz）:
freq
点击OK按钮。
2.7.2添加扫参优化设计：
在左侧树型浏览器中，切回到“Construct”标签；
点击菜单“Request”下的“AddSearch”，弹出“Addoptimizationsearch”对话框：
MethodType修改为:
Gridsearch
点击“Create”。
图18：
设置优化方法-扫参
在左侧树型浏览器中，自动添加了“Optimisation”节点，新定义Search1也自动生成，展开“Search1”节点，选中“Goals”节点，点击鼠标右键选择“S-matrixgoal”，弹出“CreateS-parametergoal”对话框：
S-parameterlabel选择:
SParameter1
Quantity选择：
Couplingcoefficient（Smn）
勾选：
Specifyinputportnumber（n），并设置为1
勾选：
Specifyoutputportnumber（n），并设置为2
按照如下表格设置优化目标函数（20*log10（|S21|））：
编号
Operation
Value
1
选择：
Magnitude
点击中部的“Add”按钮
2
选择：
Log
点击中部的“Add”按钮
3
选择：
Scale
20
Operatortype:
Greaterthan
Goalobjective:
SingleValue
Value:
0.0
Label:
SParameterGoal1
点击OK
图19：
定义优化目标函数
在左侧树型浏览器中，自动添加了“Optimisation”节点，新定义Search1也自动生成，展开“Search1”节点，双击“Parameters”节点，弹出“Optimisationparameters”对话框：
在“Variable”区域，选择已定义的变量“dis”；
MinValue：
0
MaxValue：
pos_start*2
StartValue：
0
GridSearch：
31
点击“OK”按钮。
图20：
定义自变量参数
2.7.3网格生成：
采用原有的网格即可。
2.7.4提交计算：
计算方法采用默认的矩量法“MoM”。
进入菜单“Solve/Run”，点击“OptFEKO
”（或Alt+6快捷键），提交计算。
可以选择并行模式。
2.7.5后处理显示结果：
在计算的过程中，可以直接启动PostFEKO，显示优化的动态过程（目标函数的变化以及模型的变化）。
在3D视图中，会直接显示载体模型（随着优化的进行，动态显示遮挡体在锥台上的滑动）
在“Home”菜单，点击“Cartesian”，生成“Cartesiangraphic1”，点击“
”下拉图标按钮，选择“Optimisation”，在右侧控制面板中进行如下设置：
在“Traces”区域，选中“Optimisation”；
在Fixed区域，修正Trace为：
Search1.goals.sparametergoal1;
图21：
显示优化过程，纵坐标为隔离度，横坐标为遮挡体的位置编号n
进入“Home”菜单，点击“Saveproject”，保存计算结果文件为：
“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21_opt.pfs”，关闭Postfeko。
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