FEKO应用4相控阵天线资料.docx

1、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

2、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“Va

3、riables”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“Create line”对话框，定义线段的起始点坐标:Start Point (U:0.0, V: 0, N: -lam*0.225), End point (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，

4、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“Create port-Wire port”，在弹出的 “Create wire port” 对话框中，把“Location on wire”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

5、设置:展开“Global”，双击“Frequency”，弹出“Solution frequency”对话框: 选择:Single frequency; Frequency (Hz): freq 点击OK 激励设置:在“Global”中，选中“Sources”点击鼠标右键选择“Voltage Source”，弹出“Add voltage source”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“Configuration specific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Far fields”，弹出“Request far fields”对

6、话框: 图7:设置3D远场 点击“3D pattern”，修正步长“Increment”中Theta的值为1，phi的值为1，Label:ff3D，点击Add; 点击“Horizontal cut (UV plane)”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-Create mesh”弹出“C

7、reate mesh”对话框，设置如下: 网格剖分方法Mesh size : Custom * 采用自定义方式 线段剖分单元长度Wire segment length: lam/15 线段剖分单元半径:Wire segment radius: 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CadFE

8、KO-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“Disable CadFEKO Solution configuration?”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

9、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: * Generate the array !for #i=1 to 50 #x=fileread(arrayLayOut.inc,#i+1,1) #y=fileread(arrayLayOut.inc,#i+1,2

10、) #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

11、(“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.t

12、xt中复制)。 !for #j=1 to 7 * for the no of the phase NC: StandardConfiguration_#j !for #i=1 to 51 * for the calculation of each pase combination #Source_Mag=fileread(Mag_phase.inc,#i+2,1) #Source_Phase=fileread(Mag_phase.inc,#i+2,#j+1) !if #i=1 then A1: 0 : dipole.Wire1.Port#i : 0 : : : #Source_Mag : #S

13、ource_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 *End of EditFEKO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

14、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“FEKO Solver”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“Far Field

15、”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“Cartesian graphic1”,在左侧“Model Browser”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“Global maximum”; 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。