FEKORCS应用15微带天线阵列隐身.docx
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FEKORCS应用15微带天线阵列隐身
FEKO应用15:
微带天线阵列散射仿真
内容:
建立微带天线阵列与散射仿真
一、模型描述
天线阵列:
1X4阵列
天线端口计算馈电方式:
针馈+电压源激励
单站RCS仿真:
平面波入射
图1微带阵列模型
计算项目:
计算阵列天线端口阻抗,采用MOM求解器
计算阵列天线RCS,计算得到阵列天线结构项与模式项
二、主要流程:
打开Microstrip_MoM_3.0GHz.cfx,另存为Microstrip_MoM_3.0GHz_ant_array
2.1:
建立阵列模型:
选择microstrip几何模型,右键选择Copyspecial->copyandtranslate
图2模型平移复制
图3复制3个单元
图4添加天线端口
图5定义天线端口2
分别对microstrip_1,microstrip_2,microstrip_3添加port2、port3、port4
在左侧树型浏览器中,展开“Geometry”节点,选中新生成的所有模型“microstrip”,“microstrip_1”,“microstrip_2”,“microstrip_3”,点击鼠标右键,选择“Apply->Union”,把新生成的模型更名为““microstrip_array”。
选中该模型,点击鼠标右键,选择“Apply->Simplify”,弹出“Simplifygeometry”对话框,采用默认设置,点击“Create”;(目的是为了删除微带介质之间的面)
图6简化后的微带阵列模型
2.2:
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”。
依次设置Port2、port3、port4
图7定义天线激励
2.3:
网格划分:
取消局部网格加密设置,选择定义局部加密规则的面,点击邮件,选择Properties,取消勾选Localmeshsize
图8取消局部网格设置
点击菜单“Mesh->Createmesh”弹出“Createmesh”对话框,设置如下:
网格剖分方法Meshsize:
coarse
线段剖分单元半径:
Wireradius:
0.25
点击:
Mesh生成网格。
图9划分模型网格
2.4:
提交计算:
进入菜单“Solve/Run”,点击“FEKOSolver”,提交计算。
2.5:
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10阵列方向图
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。
图11天线端口阻抗
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。
图12Port1端口阻抗(实部11.59,虚部25.7)
图13Port2端口阻抗(实部14.3,虚部29)
图14Port3端口阻抗(实部13.7,虚部28.7)
图15Port4端口阻抗(实部13.7,虚部24.1)
天线阵列3.0GHz端口阻抗统计:
实部
虚部
单元1
11.59
25.7
单元2
14.3
29
单元3
13.7
28.7
单元4
13.7
24.1
2.6:
计算天线的结构项RCS:
天线的隐身分结构项和模式项,在这里我们把天线端口共轭匹配时的天线RCS定义为结构项RCS,模式项RCS考虑天线端口开路情况下的值(在天线端口处定义一个很大的电阻如:
10000来描述信号断路)。
将Microstrip_MoM_3.0GHz_ant_array文件
另存为:
Microstrip_MoM_3.0GHz_array_StructureRCS.cfx
在cadFEKO中,定义如下变量:
Zreal1=11.59,Zim1=25.7,Zreal2=14.3,Zim2=29,Zreal3=13.7,Zim3=28.7,Zreal4=13.7,Zim4=24.1
进入左侧树型浏览器的“Configuration”标签,进行如下操作:
删除定义的4个电压源;
图16删除端口激励
选中“Global”下的Sources节点,点击鼠标右键,选择“Planewave”,弹出“Addplanewaveexcitation”对话框:
图12设置平面波激励
选中“Global”上,点击鼠标右键,选择“Addload”,弹出“Createload”对话框:
Port:
port1
Realpart:
Zreal1
Imaginarypart:
-Zim1
Label:
load1
点击“Create”按钮。
图14设置端口1共轭匹配
定义port2端口阻抗为Realpart:
Zreal2,Imaginarypart:
-Zim2,Label:
load2
定义port3端口阻抗为Realpart:
Zreal3,Imaginarypart:
-Zim3,Label:
load3
定义port4端口阻抗为Realpart:
Zreal4,Imaginarypart:
-Zim4,Label:
load4
图15端口2、3、4定义共轭匹配
进入左侧树型浏览器的“Configuration”标签,进入“Configurationspecific”节点中,进行如下操作:
删除已经定义ff3D和ffXOZ;
图15删除远场方向图
选中“Requests”节点,选择“FarFields”,弹出“Requestfarfields”对话框,进行如下设置:
选择“calculatefieldsinplanewaveincidentdirection”;
Label:
monoRCS
点击“Create”按钮
图16设置单站RCS计算
进入“Solve/Run”菜单,点击“FEKOSolver”,提交计算。
2.7:
计算天线的开路总RCS:
计算完成之后,把“Microstrip_MoM_3.0GHz_array_StructureRCS.cfx”文件另存为“Microstrip_MoM_3.0GHz_openRCS.cfx”;
修改变量Zreal1~Zreal4为10000.
图17修改端口阻抗为10000欧姆,开路状态
进入“Solve/Run”菜单,点击“FEKOSolver”,提交计算。
计算完成之后,启动PostFEKO,显示两种情况下的RCS,如下图。
从图中可以看出,在正入射情况下,模式项RCS的贡献也比较大,所以要尽量采取措施,减少天线的模式项RCS.
图18包含模式项的RCS显著高于仅有结构项的RCS(高4.7dB)
可以通过对端口匹配,阵列天线的带外匹配技术,减低天线模式项RCS,从而降低整个天线的雷达散射截面积。