FEKO应用7载体平台多天线布局.docx

1、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*lam1.2计算方法描述： 采用矩量法-MoM1.3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（Grid Search）来分析得

2、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

3、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“Create Cone”对话框：进入“Workplane”标签，修改 V Vector 为：(X: 0.0, Y:0.0; Z: -1)进入“Geometry”标签： Base Centre: (U: 0.0 ; V: 0.0 ; N: -L/2) Base radius (Rb)：R1 Height (H)：L Top radius (Rt)：R2 Label：Cone 点击“Create”。 图3：创建锥台模型定义工作平

4、面：在左侧树型浏览器中，选中“Workplane”节点，点击鼠标右键，选择“Add workplane”或者直接按键盘功能键“F9”，弹出“Create workplane”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“Create Line”对话框：进入“Workplane”标签： 把光标定在“Origin”区域，同时按住“Ctrl+

5、Shift”键不放，鼠标左键点选新建立的“workplane1”；回到“Geometry”标签： Start Point定义为：(U: 0.0; V: ant_pos0; N: 0.0) End Point 定义为：(U: 0.0; V: ant_pos0; N: ant_H) Label: ant1; 点击“Add”按钮； Start Point定义为：(U: 0.0; V: L-ant_pos0; N: 0.0) End Point 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

6、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-Create port-Wire port”，弹出“Create Wire Port”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“Create Cuboid”对话框：

7、进入“Geometry”标签： Base corner: (U:-0.1*lam; V:0.0; N: 0.0) Width (W): 0.2*lam Depth(D): 0.01*lam Height(H): 0.45*lamLabel: 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

8、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“

9、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”，

10、点击鼠标右键，选择“Apply-Simpify”，弹出“Simplify geometry”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“Solution Frequency”对话框中设置如下：选择：Linearly spaced discrete points;Start frequency (Hz): freq*0.8End frequency (Hz): freq*1.

11、2Number of frequencies: 21点击OK按钮。图11：设置工作频率求解设置：在“Configuration Specific”中，选中“Requests”，点击鼠标右键，选择“Multiport S-parameter”，弹出“Request S-parameters”对话框，按照下表进行设置：编号PortImpedance PropertiesActive1Port150勾选点击“Add”按钮2Port250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“SparameterConfig

12、uration1”；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“Specify sources per configuration”，这时，Source节点会直接从“Global”中跳转到“Configuration specific”中，在“Configuration specific”中，选中“Sources”节点，点击鼠标右键，选择“Voltage source”，弹出“Crea

13、te Voltage source”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“Configuration specific”，点击鼠标右键选择“specify loads per configuration”，再次选中“Configuration specific”节点，选择“Add load”，弹出“Add load”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“Configuration speci

14、fic”，点击鼠标右键选择“specify Power per configuration”，再次选中“Configuration specific”节点，选择“Power”，弹出“Power settings”对话框：选择：Incident power (transmission line model)Source power (Watt): 1Real part 0f Z0: 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-Create mesh”弹出“Create mesh”对话框，设置如下： 网格剖分方法Mesh size : Stand

15、ard 线段半径：Wire Segment radius: 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“FEKO Solver”，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“Cartesian Graph1”：点击“”下的“SParameter1”，在右侧控制面板中：

16、 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“Save project”，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“

17、Save as”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“Solution fre

18、quency”对话框：选择：Single frequencyFrequency (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“Add Search”，弹出“Add optimization search”对话框：Method Type修改为:Grid search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-matrix

19、goal”，弹出“Create S-parameter goal”对话框：S-parameter label选择: SParameter1Quantity选择：Coupling coefficient(Smn)勾选：Specify input port number (n)，并设置为1勾选：Specify output port number (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OperationValue1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：Scale20Operator type:

20、Greater thanGoal objective: Single ValueValue: 0.0Label: 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“Optimisation parameters”对话框：在“Variable”区域，选择已定义的变量“dis”；Min Value：0Max Value：pos_start*2Start Value：0Grid Search：31点击“OK”按钮。图20：定义

21、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“Cartesian graphic1”，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“Save project”，保存计算结果文件为：“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21_opt.pfs”，关闭Postfeko。