Folded Dipole天线的FEKO仿真与优化
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八木天线的FEKO仿真与优化Simulation And Optimization Of Yagi Antenna赵工(深圳518001)摘要:从折合振子开始,通过一步步增加无源振子,并使之成为发射器或引向器,并不断使用FEKO优化各无源振子长度及相邻振子之间的间距,使组成的八木天线达到最佳方向性和端射的最大增益。
关键字:FEKO折合振子无源发射器无源引向器FEKO优化Abstract:Added a parallel conductor rod to a folded dipole antenna will change the directivity and gain of the antenna.Step by step,more passive rods added in the antenna and constituted a traditional Yagi antenna.Optimized the distance of two rods and the length of every rod to get the best directivity and maximum gain.Key Words:FEKO,Yagi antenna,director elements,reflector,optimization1.概述:八木天线,是一种结构相对简单的方向性天线,常用作室外电视接收天线或测向天线。
因为是由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明,所以被称为“八木宇田天线”,简称“八木天线”。
八木天线一般是由一根连接馈线的有源振子和多个无源振子平行排列组成,其中一根无源振子比有源振子略长,放在天线的一侧,称为反射器,而其他的无源振子则比有源振子略短,放在有源振子的另一侧,称为引向器。
加上反射器与引向器的八木天线,其中心频率点的输入阻抗比单独一根有源振子的阻抗大大降低,所以一般使用阻抗较高的折合振子作为有源振子。
馈源方向图可以作为激励引入。
大型抛物面天线的FEKO仿真计算发表时间:2009-8-8 作者: 陈鑫*余川来源: 安世亚太关键字: FEKO 仿真抛物面天线方向图本文利用FEKO 软件仿真计算得到了抛物面天线的方向图。
在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图做为激励加入, FEKO 软件的这一特点不但提高了计算速度、节约了所需要的系统资源,也为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。
1 前言在电子对抗、跟踪遥测等工程应用领域内,由于抛物面天线具有发射功率大、副瓣较低、结构简单易加工、相关技术较成熟等优点,常常被选做发射天线或者阵列单元。
在频率较高频段,特别是C 波段以上的频段,其波长已经在10 厘米以内,对于直径在一米以上的大型抛物面天线或者天线阵列来说,市面上其他电磁场仿真软件在对于电大天线的仿真计算能力很弱,有些根本无法计算,而FEKO 软件恰恰弥补了这一空白。
本文利用FEKO 软件仿真计算得到了直径为110 厘米的抛物面天线方向图(X 波段),在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图数据文件做为激励加入,抛物面表面采用PO 算法,大大提高了计算效率,节省了所需硬件资源,为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。
2 馈源仿真计算对于传统前馈抛物面的仿真,一般都是将喇叭馈源和抛物面整体建模、整体计算的方法。
在计算机硬件资源和时间允许的情况下,其优点是操作简单,直接得出计算结果;但是如果需要计算天线阵列或者更大的抛物面天线,也许对于计算机资源要求就太高,往往无法满足需要。
因此,我们首先用SABOR 软件快速设计喇叭几何尺寸,计算喇叭的大致远场方向图和增益(图1)。
在FEKO 中用MLFMM 计算该尺寸的喇叭方向图,如图2 所示,计算结果与设计一致,满足下一步计算要求。
图1 喇叭设计尺寸和预计增益图2 FEKO 计算喇叭馈源方向图3 抛物面仿真计算得到馈源数据文件后,以激励的方式将文件导入抛物面模型中,馈源位于抛物面焦点处,如图3所示。
天线布局:利用FEKO仿真的解决方案Altair/FEKOFEKO助力大量工业领域的OEM厂商及其供应商解决其在产品设计、分析和测试验证过程中遇到的EMC问题。
通过使用FEKO等仿真工具,减少了试制样品的数量和测试的次数,将传统的以测试驱动的开发流程转变为以仿真驱动设计。
FEKO在EMC/EMI领域的重要应用包括了电磁辐射、电磁抗干扰、雷电效应、高强度辐射场(HIRF)、电磁脉冲(EMP)、电磁屏蔽、电磁辐射危害以及天线耦合等。
天线布局在自由空间中进行天线仿真时,有多种技术可选。
在实际应用中,这样的天线被安装在实体结构上,严重影响天线的自由空间辐射特性。
对于安装在大型平台上的天线,测量其辐射特性非常困难,有时甚至无法测量。
因此,进行精确仿真的挑战是,天线与大型电子环境的交互。
多年来,FEKO 在天线布局方面已经赢得良好声誉,成为车辆、飞机、卫星、轮船、蜂窝基站、塔、建筑及其他地点的天线布局的标准EM 仿真工具。
MLFMM 和FEKO 中的渐进求解器(PO、RL-GO 和UTD)以及模型分解共同作用,使FEKO 成为解决大型或超大型电子平台上天线布局和共址干扰问题的理想工具。
战斗机和轮船上的天线布局(表面电流如图显示)FEKO仿真基于平台上多天线间的隔离度问题(图1)是FEKO最擅长处理的问题之一。
该飞机模型是EMC计算电磁学(CEMEMC)专题研讨会上展示的一个测试模型,属于EV55(属于HIRF-SE FP7 EU项目,EVEKTOR,spol.s r.o.和HIRF SE联盟拥有其版权)的变形版本。
用户只需要根据求解问题的类型、电尺寸大小和复杂度等来选择FEKO中的一种求解器进行计算。
FEKO中快速计算天线间互耦的一种方法是通过S参数,用户可以在不重复启动求解器的情况下通过一次计算可视化显示天线负载的变化对天线间耦合的影响,直观显示大量天线端口的耦合并绘制共址干扰矩阵来识别和分析耦合强度的等级。
——两种仿真方式,两种激励类型说明分析一个偶极子天线的step by step教程要点偶极子是线天线,可用线单元模拟,但半径较粗时,亦可用柱体模拟两种模拟方式对应不同的激励方式•Segment port•Edge port此后的很多例程中都涉及到这两种激励,这里具体到这两种激励端口的设置,以后的例子中均按照这样的方式设置Part 1——线单元模拟启动CADFEKO设置变量•在Variables上右键,Add variable•Freq=300e6•Lam=c0/freq•Seg_l=lam/15建立模型•点Line工具,输入参数z从-lam/4开始到lam/4•Label域输入dipole•Create,Close设置激励用的端口在Geometry选择dipole 在信息列表内点开Edges项,选择Wire1点右键,选择Create port->wire port弹出的对话框内选择middleCreate,Close3D视图内会显示端口的预览工程树内也会在Ports内增加一项剖分网格模型建立好后,需要剖分网格,设置激励和求解分网方式点Mesh菜单,Createmesh由于此例只有线结构,所以,只需设置线单元属性•在segment length输入seg_l, wire segmentradius输入lam/200Create,Close点视图工具,显示单元节点Meshes项内和ports项都将增加网格内容设置求解项转到Solution项,设置其中的选项Frequency项上双击,输入freq变量,设置频率转到Excitation,右键,选择Voltage source选择port1,Create,Close转到Calculation,右键,选择Request far field点3D partten按钮Create,Close求解到此,设置完成File->Save, 取工程名为dipole_seg, OKAlt+2,运行prefeko预处理,弹出窗口,OKAlt+3进入POSTFEKO查看模型设置点显示激励和求解场按钮模型显示如图在CADFEKO或POSTFEKO 内按alt+4运行feko求解弹出求解进度窗口,完成后点OK后处理返回到POSTFEKO点左边三维工具条中的远场显示按钮3D视图内显示3D远场图可更改左边面板内的参数,如用dB显示,如显示增益等等点上排二维工具栏远场显示图标左边面板内选择gain,选择属性设置工具,选择极坐标显示Part 2——面单元模拟File->New,新建工程 建立变量•Freq =300e6•Lam=c0/freq•Rad=0.05•Tri=min(lam/10,rad/3) 建模•点柱体工具,输入参数–Base centre (0,0,-lam/4)–Radius 0.05,height=lam/2•Create, close劈开构成偶极子结构由于是偶极子天线,为了加激励剖空内部•选择dipole,点列表内的region域下的Region1,右键属性•设置为free space劈开成两部分•选择dipole,点split工具•点选global XY按钮,Create设置端口用于激励为了加端口,需要将两部分合并选择2部分几何,点union工具合并菜单Geometry->Union1 选中中间的edge,右键->create port->Edge port 选择其中一个Face_2,点击,Move to negativefaceCreate,Close端口在3D视图内会标记如图Mesh->Create mesh Edge length输入参数triCreate,Close设置求解设置频率Frequency域双击,输入freq设置激励Excitations域,右键,Voltage source默认,Create,Close 远场求解Calculation域,右键,request far field点击3D partten按钮,Create,Close求解保存工程为surf_dipRun->prefeko, 弹出窗口提示单元数目和类型Run->POSTFEKO, 查看模型设置点击查看激励和求解2个按钮,显示激励和求解运行求解Run->FEKO,弹出求解进度窗口完成后点OK后处理求解完成后,直接返回POSTFEKO点左边三维视图控制工具栏内的远场显示工具Quantily选择GainLegend下拉列表选择top left,显示图例比较为了便于比较2种方式,可在POSTFEKO内讲二者结果同时显示File->load results文件路径对话框内找到dipole_seg.bof文件,OK点二维远场结果显示工具选择gain点工具按钮,增加一条曲线选择series_2标签,在file name下来列表下选择dipole_seg同样选择gain两种仿真方式的结果就在同一个图内显示出来了激励方式线wire port->excitation面edge port->excitationNOTE:后面的很多例子,都要用到这两种激励方式,遇到激励设置的时候都仿照此处,不必再用EDITFEKO的方式设置。
FEKO培训系列教程螺旋天线(Helix)螺旋线建模,MOM及MLFMM计算EMSS CHINA概述:Overview•天线是单螺旋天线–金属地板直径:Ground_R=0.375个波长–螺旋匝数: n=3.5–螺距:s=0.225个波长–螺旋的半径: R=1个波长/(2*pi)–螺旋的高度: H=n*s•电参数:–工作频率:f=30 GHz计算的问题•计算的问题:–螺旋天线的3D远场方向图–Phi=0,phi=90平面内的方向图启动CadFEKO•CADFEKO 6.0 进入CadFEKO主界面•设置单位为毫米mm,天线的建模:定义几个主要参数•点击菜单“Model\Add Variable”(或在左侧树型资源管理器中,点击双击“Variables”节点或选中“Variables”节点,点击鼠标右键选择“Add Variable”),即可弹出“Create Variable”对话框–在Create Variable对话框中需要输入变量的名称及表达式,注释等,点击“Evaluate”按钮可以显示表达式的值,点击“Create”完成创建,点击“Close”关闭“Create Variable”对话框天线的建模‐参量定义•按照先后顺序添加以下变量:–sf=0.001–freq =30e9 Hz;lambda c0/freq/sf ;–lambda=c0/freq/sf ;–Ground_R=0.375*lambda;–s=0.225*lambda;–D=lambda/pi;–n=3.5天线的建模‐金属地板•点击左侧的模型图标按钮“”来建立螺旋天线的金属地板:–Centre point:•X: 0.0•Y: 0.0•Z: 0.0–Dimensions•R(x):Ground_R•R(y):Ground_R–Label:Ground–Create按钮–Close按钮•点击调整3D视图中的大小天线的建模‐单螺旋•点击左侧的模型图标按钮“”来建立螺旋天线的螺旋:–Base Radius:D/2–End Radius:D/2–Height (Z): s*nHeight (Z): s n–Turns: n–Label: Helix1–Create 按钮–Close 按钮天线的建模‐完成建模•选中Ground模型,点击左侧的“”按钮弹出“Create imprint…”对话框,在3D视图中点击鼠标右键选择“Snap to->Geometry point”;•把光标定在“Create imprint…”的Point1中,同时按住Ctrl+Shift键不放,移动鼠标到螺旋与地板的焦点位置,点击鼠标左键确认,这时该点的坐标会显示在Point1的黄色区域,点击创建按钮完成在地板Ground上建立一个点的操作。
基于FEKO软件的中波天线方向图建模与仿真
刘又铭;洪承聪;冯奇;刘磊;林瑜
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2016(036)006
【摘要】对空通信系统中的中波导航台站所处环境日益复杂,测试其战术性能变得日益困难,论文利用FEKO软件将中波导航天线进行建模,得到其计算模型后,导入FEKO软件,仿真出理想的中波导航天线的仿真模型,得出天线图仿真图像,与实际情况类似,验证了模型的正确性.
【总页数】4页(P66-68,121)
【作者】刘又铭;洪承聪;冯奇;刘磊;林瑜
【作者单位】海军航空工程学院烟台264001;91604部队龙口265700;海军航空工程学院烟台264001;海军航空工程学院烟台264001;海军航空工程学院烟台264001
【正文语种】中文
【中图分类】TN951
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5.基于FEKO软件的鱼雷壳体屏蔽效能仿真 [J], 王凯国;张静;拓勇;吴斌
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FEKO微带天线计算实例微带天线是一种在微波频段常用的天线结构,它具有体积小、重量轻、制造工艺简单等优点,在无线通信系统和雷达应用中得到了广泛的应用。
在本文中,我将通过FEKO软件来进行微带天线的计算实例。
首先,我们需要选择一种适合的微带天线结构。
在FEKO中,可以选择多种类型的微带天线,如矩形微带天线、圆形微带天线、直线微带天线等。
在本次实例中,我们选择一个矩形微带天线作为研究对象。
矩形微带天线具有结构简单、频率稳定等优点,适合用于无线通信系统中。
在定义了微带天线的几何形状后,我们需要定义天线的材料属性。
在FEKO中,可以选择多种材料来定义天线的特性。
在本次实例中,我们选择常用的FR-4介质作为天线的材料。
FR-4具有较好的介电性能和机械强度,适合用于微波频段的天线设计。
接下来,我们需要定义微带天线的激励方式。
在FEKO中,可以选择多种激励方式来对天线进行激励,如电压源激励、面源激励等。
在本次实例中,我们选择面源激励。
面源激励可以模拟天线所接收到的电磁波条件,能够更真实地模拟天线的工作环境。
在定义了微带天线的激励方式后,我们可以进行计算和仿真了。
在FEKO中,可以使用多种计算方法来对天线进行计算,如时域方法、频域方法等。
对于微带天线的计算,一般使用频域方法进行计算。
频域方法可以得到天线的频率响应和辐射特性,对于天线设计和优化具有较好的效果。
在进行计算和仿真时,我们可以选择多种参数进行分析,如频率响应、辐射图案、波束宽度等。
这些参数可以帮助我们了解天线的性能,并进行天线的优化设计。
在得到了天线的计算结果后,我们可以对天线进行优化设计。
在FEKO中,可以使用多种优化算法来进行天线的优化设计,如遗传算法、粒子群算法等。
优化设计可以帮助我们对天线进行参数调整,以获得更好的性能。
综上所述,FEKO软件可以帮助我们进行微带天线的计算和优化设计。
通过选择合适的天线结构、定义几何参数和材料属性、设置激励方式、进行计算和仿真,以及进行优化设计,我们可以得到满足需求的微带天线。
八木天线的FEKO仿真与优化八木天线是一种常用的宽带天线,特别适用于通信系统中的宽带指向性衍射天线。
为了进一步提高八木天线的性能和优化设计,FEKO仿真和优化工具被广泛应用于八木天线设计中。
FEKO是一种电磁仿真软件,可以用来分析和优化各种天线结构的性能。
使用FEKO进行八木天线的仿真和优化,可以帮助工程师更好地理解和分析八木天线的辐射特性、电压驻波比、增益等参数,并通过优化设计过程来提高性能。
首先,FEKO可以用来模拟八木天线的辐射特性。
通过设置合适的辐射口和接收方向,可以得到八木天线在不同频率下的辐射特性图。
这可以帮助工程师了解八木天线的频率响应、波束宽度、辐射范围等参数,并根据需要进行优化。
其次,FEKO可以用来分析八木天线的电压驻波比(VSWR)。
VSWR表示天线的匹配度,是评估天线效能的一个重要指标。
使用FEKO进行八木天线的VSWR仿真可以帮助工程师了解天线的匹配性能,并在设计过程中进行改进。
此外,FEKO还可以用来计算八木天线的增益。
增益是衡量天线辐射功率增益的指标,是评估天线指向性和性能的重要参数。
通过使用FEKO 进行八木天线的增益仿真,可以帮助工程师更好地分析和优化八木天线的辐射性能。
在进行八木天线的FEKO仿真和优化时,还可以尝试使用优化算法进行设计。
FEKO的优化工具可以根据指定的优化目标函数(如最大增益、最小VSWR等),自动调整八木天线的参数和几何形状,以实现最佳性能。
这可以大大缩短设计周期,提高设计效率。
综上所述,八木天线的FEKO仿真和优化是一种有效的方法,可以帮助工程师更好地分析和优化八木天线的性能。
通过使用FEKO进行仿真和优化,可以提高八木天线的辐射特性、电压驻波比和增益等参数,从而满足具体应用场景的要求。
feko仿真原理与工程应用1. 引言feko是一种用于高频电磁场仿真的软件工具,具有广泛的工程应用。
本文将介绍feko的仿真原理以及其在工程应用中的具体应用案例。
2. feko的仿真原理feko采用了计算电动力学(CED)方法进行电磁场仿真。
CED方法是一种基于边界元素法(BEM)的数值计算方法,它通过将物体表面离散化为许多小面元,在每个小面元上求解边界电磁问题,最终得到整个电磁场的分布。
feko的仿真原理可以分为以下几个步骤:1.几何建模:用户需要将待仿真的物体几何模型导入feko中,可以直接导入常见的几何文件格式,如STL、STEP等。
2.离散化:feko会将导入的几何模型进行离散化处理,将物体表面离散化为小面元,并为每个小面元分配适当的边界条件。
3.边界元素法:在每个小面元上,feko通过求解边界电磁问题得到该小面元上的电磁场分布。
边界条件可以根据具体情况设定,如电导率、介电常数等。
4.全局问题:考虑到解的连续性,feko会根据边界元素法得到的电磁场分布,进一步求解整个电磁场的分布,包括物体内部和周围的电磁场。
5.结果输出:feko可以输出仿真结果的各种参数,如电磁场强度、电场分布、磁场分布等。
3. feko的工程应用feko在工程领域有着广泛的应用,主要涵盖以下几个方面:3.1 电磁兼容性(EMC)设计电磁兼容性设计是为了保证各种电子设备在电磁环境中正常工作而进行的设计。
feko可以对设备进行电磁辐射和敏感性分析,通过优化设备结构和地线设计,提高设备的电磁兼容性。
3.2 天线设计天线设计是feko的主要应用领域之一。
feko可以对天线进行性能分析,包括辐射模式、增益、方向性等。
通过对天线的优化设计,可以提高天线的性能和信号接收质量。
3.3 毫米波通信系统设计毫米波通信是一种新型的高速无线通信技术。
feko可以对毫米波通信系统进行仿真分析,包括传输损耗、发射功率控制、信号干扰等。
通过优化设计,可以提高毫米波通信系统的性能和可靠性。
多天线互耦FEKO仿真的功率分配方法
肖运辉;刘源
【期刊名称】《安全与电磁兼容》
【年(卷),期】2011(000)002
【摘要】以八木天线为例说明多天线系统中天线间的互耦问题,并给出了软件仿真此问题的解决思路和实际效果.通过两个偶极子天线的仿真说明了固定功率激励问题的功率分配仿真的实现方法,对考虑互耦影响下多天线系统的功率分配问题的软件仿真有积极的参考意义.
【总页数】4页(P76-78,99)
【作者】肖运辉;刘源
【作者单位】安世亚太科技(北京)有限公司;安世亚太科技(北京)有限公司
【正文语种】中文
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FEKO初阶--dipole天线的仿真赵工(深圳518001)dwenzhao@ QQ1608288659摘要:本文通过对最简单的dipole(偶极子)天线使用FEKO7.0进行仿真,演示了使用线端口对线天线仿真的基本流程,及对仿真结果的输出。
关键字:FEKO偶极子天线仿真线天线The Simulation of Dipole Antenna with FEKO7.0Dwen ZhaoAbstract:Dipole antenna is a very simple and common used wire antenna.Selected a dipole as a example to show how to use FEKO software to analyze a wire antenna and get output results.Keyword:FEKO,dipole antenna,wire port,wire antenna,POSTFEKO1.概述:FEKO是EMSS公司的一款三维电磁场仿真软件,有机会得到其试用版,希望能通过一个简单的线天线实例来熟悉其使用方法及操作流程。
曾经使用过HFSS软件,其中有一个3GHz 的偶极子(dipole)天线示例,因此拿到FEKO软件中来试验。
众所周知,300MHz频率的电磁波波长为1m,并以此作为微波频率的界限。
如果频率增大10倍到3GHz,波长将为原来的1/10,即100mm。
Dipole天线是对称振子天线,有两个臂,总长为λ/2。
因为一般软件中无法输入希腊字母λ,用lambda变量替代。
天线特性,最关注的参数是S11,即天线输入端的反射系数,一般常用dB表示,这时也称回波损耗RL(Return Loss);另一种等效的表示方法是VSWR(电压驻波比)。
一般天线的带宽指标常用VSWR表示,一种是小于1.5,一种是小于2,折算成反射系数则为-15dB和-10dB (计算值为-14dB和-9.5dB),一般可用回损曲线判断天线的带宽特性。
Folded Dipole天线的FEKO仿真与优化
赵工
(深圳518001)
摘要:使用FEKO7.0对常见的线天线--折合振子(Folded Dipole)进行仿真,使用优化功能得到特定频率的天线缩短因子。
关键字:FEKO折合振子线天线缩短因子优化
Simulation And Optimization Of Folded Dipole
Antenna
Abstract:Folded dipole antenna is a normally used wire antenna,especially in television receiver.Simulated a folded dipole and optimized the shorted factor in a setting frequency.
Key Words:FEKO,folded dipole,wire antenna,shorted factor,optimization
1.概述:
折合振子天线(Folded Dipole Antenna)是一种常见的线天线类型,过去常用于电视接收中,用阻抗300欧姆的平行双线馈电。
因为阻抗较高,更常见是作为八木天线的有源振子。
折合振子可以看做是两个相距很近的半波对称阵子天线终端短接而形成,等效为平行排列的二元对称阵子天线,其输入阻抗是半波对称阵子的4倍,约300欧姆。
对称阵子一般称为半波对称阵子,因为天线臂长接近于其中心频率对应波长的一半,折合振子也是如此。
其实实际的天线臂长比半波长略短,常用缩短因子表示。
2.变量设置:
这里要仿真的是200MHz频率的折合振子天线,对应波长约为1.5m,不需要改变默认的长度单位。
首先点击Constract菜单下的工具Variable添加变量:
主要添加2个变量:lambda和ratio。
设变量lambda为1.5m。
为了表示天线臂长的缩短效应,还设定了一个变量ratio,一个比例系数,用于以后优化得到对应中心频率的天线臂长。
添加变量后,工程树窗口内显示为:
3.创建模型:
折合振子是一个矩形框,这里使用一个折线Polyline和一条直线Line组成。
折线对话框中需要输入各点坐标值,这里输入4个点的坐标值:
这里还使用了另一个变量distance,为折合振子两个长边的间距。
然后再加入1条直线,与折线的两个短边相连以组成一个矩形框:
然后在工程树窗口按Ctrl按键同时选择折线和直线:
然后使用Constract菜单下的Union工具,合并二者,形成一个一体的矩形框:
4.设置激励端口和激励源:
先点击折合振子一条长边,再点击Source/Load菜单下的Wire port工具图标,在长边的中间点设置Wire port。
这时显示窗口中的一条长边中间点出现一个线端口的标识:
使用Source/Load菜单下的Voltage source工具图标为Port1配置电压源激励:
因为折合振子的阻抗约为300欧姆,这里设置端口阻抗为300欧姆。
5.设置仿真频率及网格:
这里设定的折合振子中心频率为200MHz,所以设置仿真频率从100MHz~200MHz:
然后设置网格Mesh,使用Mesh菜单下的工具Create mesh:
在设置界面中选择Fine,Wire segment radius设为0.01:
Mesh建立后,显示窗口会出现一个球体形状:
6.仿真输出设置:
折合振子天线仿真,主要关心其远场的3D方向图,使用Request菜单工具栏中的Far fields 工具来设置:
设置界面为:
还希望直观看到天线臂上电流的分布,使用Request菜单工具栏中的Currents工具来设置:
天线臂电流仿真设置界面为:
当然也很关心馈电点的反射系数S11,但这个参数不需要另外设置,默认设置中已存在。
7.仿真及结果输出:
点击Solve/Run菜单中的FEKO solver工具图标,开始运行仿真:
运行需要一定时间,有时因为一些参数设置不合适会出现警告信息,甚至有错误而终止。
需要根据提示修改相关设置,一般为激励端口设置或网格设置中的问题所造成的。
当仿真完成后,点击POSTFEKO工具,会打开POSTFEKO界面来输出结果。
这里先打开远程的3D图:
首先显示的是Total Gain,从显示窗口右侧的显示面板中设置频率为200MHz:
然后要显示馈电端口的S11,使用二维直角坐标图:
首先会显示一个空白图,需要点击S参数的工具图标:
因为只有一个激励源,下拉列表中只有VoltageSource1,点击后显示图形:
上图是在右侧显示面板中选择反射系数Reflection Coefficient并勾选下面的dB复选框时的显示图形,并使用了Measure菜单下的Reflection bandwidth工具标出了-10dB和-15dB 的反射系数带宽,还使用了Point工具中的Global mininum标识出其中心频率。
可以看出,按半波长设计的折合振子的中心频率为186.4MHz,并不在200MHz上,需要进行优化。
8.天线臂长优化设置:
要使用参数优化,点击CADFEKO的Request菜单中的Add search工具:
打开设置界面,使用default设置:
然后点击Request菜单中的Parameters工具图标:
在前面曾设了一个变量ratio,初始值设为1,就是为了表示天线臂的缩短因子。
现在要优化这个参数,以使天线的中心频率为200MHz。
在打开的对话框中设置变量ratio的优化范围从1~0.8:
然后工程树窗口中出现Optimisation条目,Search1中包括Goals和Parameters两项:
鼠标右击Goals,在弹出的菜单中选择S-matrix goal:
在弹出的优化目标对话框中进行设置:
其中,要在S-parameter label项目中手动输入VoltageSource1,这正是前面仿真天线端口S11曲线时的S参数的label;Quantity下拉列表中选择Reflection coefficient(反射系数),表达式Expression中选择Magnitude(幅度),Operator type下拉列表中选择Minimise(最小化)。
9.优化运行及显示结果:
运行优化,要使用Solve/Run菜单中的OPTFEKO工具图标。
这个图标比较小,在工具栏的靠近右侧的地方:
点击运行,将会报错。
因为在前面的仿真时设置频率从100MHz~300MHz,而在优化时需要设置一个单频点,所以重新设置频率为Single frequency和200e6(即200MHz):
再次运行OPTFEKO,耐心等待其运行结束:
完成后打开POSTFEKO,在工程树窗口中展开Optimisation条目,其中的Parameters条目下面有ratio项,即为优化时使用的参数:
鼠标点击ratio,将在显示窗口打开参数ratio优化时的曲线:
可以看到,ratio优化结束在18次,曲线后半部分越来越接近0.93。
而Goals条目下的global goal,显示其优化曲线:
当时只设置了一个优化目标,即天线馈电口的反射系数,此曲线显示的即为对应优化次数时的变化曲线,也即对应的ratio优化值的反射系数曲线。
为了读取数值方便,从右侧显示面板输入表达式:
这样,对应的反射系数将以dB显示,曲线为:
可以看到,反射系数优化结果为-30dB,可以满足天线参数的一般设计要求。
10.输入优化值并仿真输出结果:
从优化曲线可以看出,使200MHz频率时天线馈电口处的反射系数最小的ratio值为0.93。
把设置的变量ratio的值改为0.93,还要把仿真频率改回100MHz~300MHz范围,然后运行FEKO solver。
完成后打开POSTFEKO,使用二维直角坐标显示馈电端口VoltageSource1的S 参数:
可以看到,天线的中心频率已在200.1MHz,反射系数为-30.7dB。
如果在右侧的显示面板中勾选Use costom reference impedance,并在Reference impedance中手动输入阻抗值,当为283欧姆时反射系数达到最小,但相应带宽并没有有太大变化:
在仿真设置时曾设有电流仿真,要看图形,先点击3D view工具图标:
然后点击Currents图标:
显示窗口将用颜色显示天线臂上的电流分布情况:
因为更关注中心频率200MHz下的电流分布,所以在右侧的显示面板上把频率设为200MHz。
可以看到,天线臂长边的中心点处的电流最大,而在天线终端短边附近则最小。
前面还设置了天线的远场3D仿真。
POSTFEKO工程树窗口中FarField1项右击鼠标菜单:
选择3D view graph,将在显示窗口显示天线增益的3D图:
上图是在右侧的显示面板中选择中心频率200MHz下的3D图,右侧的为勾选dB选项后得到的,显示的为dBi值。
(以上为本人实际使用时的部分经验,初步使用,很多方面尚不熟悉,欢迎批评指正)
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