FEKO应用微带天线仿真.docx
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FEKO应用微带天线仿真
FEKO应用14：
微带天线仿真
内容：
微带天线单元建模与辐射
一、模型描述
天线模型描述：
天线形式为：
矩形贴片天线
馈电方式是：
针馈+电压源激励
计算项目：
计算天线单元的辐射，分别采用FDTD和MoM求解器
二、主要流程：
启动CadFEKO，新建一个工程：
Microstrip_MoM_3.0GHz.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mm；
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：
最小工作频率：
fmin=2.7e9
最大工作频率：
fmax=3.3e9
工作频率：
freq=3e9
工作波长：
lam=c0/freq/0.001
相对介电常数：
epsr=2.2
天线贴片宽边长度：
lenY=46.648
天线贴片窄边长度：
lenX=31.1807
介质基板宽边长度：
sub_LenY=80
介质基板窄边长度：
sub_LenX=50
介质基板厚度：
sub_H=2.87
馈电偏移位置：
offsetX=8.9
贴片边沿网格剖分规则：
mesh_shell=1.5
2.3：
定义材料：
在CadFEKO中左侧的树型浏览器中选中“Media”节点，点击鼠标右键，选择“Dielectric”，在弹出的“Dielectricmediumproperties”对话框中，定义相对介电常数（Relativepermittivity）和介质损耗正切值（Dielectriclosstangent），名称定义为“substrate”：
2.4：
模型建立：
天线模型建立：
点击菜单“Construct”，选择“Rectangle”，弹出“CreateRectangle”对话框：
Definitionmethods:
Basecentre,width,depth
Basecentre（C）：
U:
0.0,V:
0.0,N:
0.0
Width（W）:
lenX
Depth（D）:
lenY
Label:
patch
点击“Add”
Width（W）:
lenX*0.9
Depth（D）:
lenY*0.95
Label:
patch2
点击“Create”
在菜单“Construct”中，选择“Cuboid”，弹出“Createcuboid”对话框：
Definitionmethods:
Basecentre,width,depth，height
Basecentre（C）：
U:
0.0,V:
0.0,N:
-sub_H
Width（W）:
sub_LenX
Depth（D）:
sub_LenY
Height（H）:
sub_H
Label:
substrate
点击“Create”按钮
在菜单“Construct”中，选择“Line”，弹出“CreateLine”对话框：
StartPoint:
U:
-offsetXV:
0.0,N:
-sub_H
Endpoint:
U:
-offsetX,V:
0.0,N:
0.0
Label:
feed_Pin
点击“Create”按钮
天线模型材料设置：
在左侧树型浏览器的“Geometry”中，选中patch，在详细树型浏览器中，展开其“faces”，选择“Face1”，点击鼠标右键选择“Properties”，在弹出的“Faceproperties”对话框中，设置Medium为“Perfectelectricconductor”，点击“ok”；同样的方法设置模型patch2；
在左侧树型浏览器的“Geometry”中，选中substrate，在详细树型浏览器中，展开其“Regions”，选择“Region?
?
”，点击鼠标右键选择“Properties”，在弹出的“Regionproperties”对话框中，设置Medium为“substrate”，点击“ok”；
在3D视图中，选择介质体的底部平面，点击鼠标右键，选择“Properties”，在弹出的“Faceproperties”对话框中，设置Medium为“Perfectelectricconductor”，点击“ok”；
2.5：
天线端口设置：
在左侧树型浏览器的“Model->Geometry”中选择“feedPin”，在其“details”树浏览器中展开“Wires”节点，选择“Wire1”，点击鼠标右键选择“Createport->Wireport”，在弹出的对话框“Createwireport”中，把“Locationonwire”设置为“Start”，Label：
Port1，点击“Create”。
在树型浏览器中，进入“Model->Geometry”，选择所有的模型，点击鼠标右键，选择“Apply->Union”，把新生成的模型更名为“microstrip”。
2.6：
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”。
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：
点击“3Dpattern”，修正步长“Increment”中Theta的值为2，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”。
2.7：
网格划分：
在3D视图中，选中贴片的边缘面，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:
mesh_shell;
点击“ok”；
点击菜单“Mesh->Createmesh”弹出“Createmesh”对话框，设置如下：
网格剖分方法Meshsize:
fine
线段剖分单元半径：
Wiresegmentradius:
0.25
点击：
Mesh生成网格。
进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKOSolver”，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。
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。
显示2D结果：
点击“Home”菜单中的“Polar”，进入直角坐标系，点击“Farfield”按钮选择“ffXOZ”，在右侧面板中，勾选dB。
显示2D结果：
点击“Home”菜单中的“Cartesian”，进入直角坐标系，点击“Sourcedata”按钮，在右侧控制面板中，把“Quantity”修正为“Impedance”，点击“Real”。
选中右侧控制面板中的source，点击键盘ctrl+K，复制该曲线为source_1，把“Impedance”参数设定为Imaginary。
进入“Measure”菜单，点击“Cursors”，显示3.0GHz时，天线的输入阻抗实部和虚部值。
可以发现：
3.0GHz时，该微带天线单元的阻抗实部为40.5ohm，虚部为3.55ohm。
不要关闭PostFEKO，点击保存。
2.9：
采用时域求解器（FDTD）计算：
在CadFEKO中，把“Microstrip_MoM_3.0GHz.cfx”另存为“Microstrip_FDTD.cfx”。
进入“Solve/Run”菜单，点击“SolverSetting”，弹出“SolverSettings”对话框，进入“FDTD”标签，勾选：
Activatethefinitedifferencetimedomain（FDTD）solver。
点击“OK”按钮。
进入菜单“mesh”，点击“Createmesh”，采用默认设置，点击“mesh”按钮，生成网格。
设置扫频计算：
在左侧树型浏览器中，进入“Configuration”，双击“Global”中的“Frequency”节点，弹出“solutionfrequency”对话框：
扫频方式选择：
Linearlyspaceddiscretepoints
Startfrequency:
fmin
Endfrequency:
fmax
Numberoffrequencies:
7
点击OK
进入“Solve/Run”，点击“FEKOSolver”提交计算。
计算完成之后，切换到已经打开的PostFEKO，点击“Home”菜单中的“Cartesian”，进入到已经显示的“Cartesian”直角坐标系中。
点击“Home”菜单中的“AddModel”按钮，选择“Microstrip_FDTD.bof”，就可以把时域方法计算的辐射结果读进来，比较3GHz工作时，MoM方法与FDTD方法2D方向图的对比。
切换到CadFEKO，确认目前打开的工程文件是“Microstrip_MoM_3.0GHz.cfx”，点击“Alt+3”启动后处理PostFEKO。
在默认的3D视图中，点击“Home”菜单中的“Farfields->ff3D”，显示
2.7GHz3.3GHz
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