FEKO应用7_载体平台多天线布局
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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: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:图1 :锥台与天线全模型示意图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 )来分析得到隔离度随遮挡 体位置改变的规律曲线。
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 = cO/freq 天线高度:an t_H=lam/4天线离锥台顶部的距离: an t_pos0=0.1*lam 锥台的长度:L=3*lam遮挡体的起始位置:pos_start=L*0.3definitionsmt_K s lwn/4 = 0- L*lun cO = 1 FzQirt 3卩 dis = 0 tpxO = 3 8S4lSiai761*-12 Freq - 100e6 Li — 3*1 Hh- cO/freq mnO = pi+4f7 pi = poi il*rt = L>0. 3 R] = 0 R2 二 ifl) - sy t图2 :变量定义主要流程:遮挡体的位置参数-扫参参数:dis=0锥台的顶部半径: 锥台的底部半径:R1=0.25*lam R2=0.35*lamG M *图3 :创建锥台模型定义工作平面: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,"Create 按钮。
feko软件综述简介Feko是一种基于有限元方法(FEM)的电磁场仿真软件,用于分析和设计各种电磁问题。
它可以模拟各种物体对电磁波的响应,包括天线、微波元件、电磁屏蔽结构等等。
Feko软件由Altair公司开发,已经成为工程师在电磁学领域中进行仿真和设计的首选工具之一。
主要特点多物理场仿真Feko软件支持多物理场同时仿真,包括电磁场、热场、声场等。
这使得工程师可以综合考虑不同物理场对电磁问题的影响,提高仿真结果的准确性。
广泛的应用领域Feko软件在多个应用领域都有广泛的应用,包括通信系统、无线电频率集成电路设计、雷达系统、天线设计、汽车电磁兼容性等。
无论是传统领域还是新兴领域,Feko软件都能够满足工程师的仿真需求。
直观的用户界面Feko软件拥有直观的用户界面,使得用户能够轻松进行仿真设置和结果分析。
用户可以通过拖拽、缩放等操作来构建模型,并可实时查看仿真结果。
同时,Feko软件还提供了丰富的可视化工具,如2D/3D图形、动画等,帮助用户更好地理解和解释仿真结果。
强大的后处理功能Feko软件具有强大的后处理功能,使得用户可以对仿真结果进行深入分析。
用户可以通过绘制图表、计算参数等方式对仿真结果进行详细的研究。
此外,Feko软件还支持与其他工具的数据交换,方便用户在不同平台间进行数据共享和处理。
优势和适用性准确性和可靠性Feko软件基于有限元方法,可以提供高精度的仿真结果。
同时,Feko软件经过了广泛的验证和验证,其准确性和可靠性得到了工程师的确认。
灵活性和可扩展性Feko软件具有灵活性和可扩展性,适用于各种不同的电磁问题。
无论是简单的天线设计还是复杂的雷达系统仿真,Feko软件都能够满足工程师的需求。
用户友好性Feko软件的用户界面简单直观,易于使用。
即使对于没有电磁仿真经验的用户,他们也可以通过简单的操作来完成仿真设置和结果分析。
兼容性Feko软件与其他常用工程软件兼容性强,可以与CAD软件、EDA软件、结构仿真软件等进行数据交换和协同工作。
相控阵天线的平台布局仿真设计Simulation and Design of the phased arrayantenna placement王真刘志惠(南京电子技术研究所南京210039)摘要: 随着相控阵天线技术的发展,天线设计工程师除了进行相控阵天线自身性能的详细设计以外,还更多地关注相控阵天线在载体平台上的布局设计,因为这样的载体平台布局设计才决定了相控阵天线最终可实现的性能特性,而非实验室的理论性能。
相控阵天线与平台的一体化仿真也越来越借助FEKO等高频电磁仿真软件,本文从具体实例出发,论述了利用FEKO软件对相控阵天线的平台布局进行仿真优化设计。
关键词: 相控阵天线平台布局FEKOAbstract:Along with the development of the phased array antenna technology, phased array antenna design engineers in addition to their own performance of detailed design, also pay more attention to the platform layout of the phased array antenna, because it determines the performance characteristics which the phased array antenna can realize, not the theoretical performance of laboratory. The platform layout simulation of phased array antenna is becoming more and more with the help of a high frequency electromagnetic simulation software FEKO, etc, starting from the concrete examples, this paper discusses the platform layout of phased array antenna simulation optimization design by using FEKO.Key words:phased array antenna,platform layout,FEKO1 概述随着相控阵天线技术的发展,天线设计工程师除了进行相控阵天线自身性能的详细设计以外,还更多地关注相控阵天线在载体平台上的布局设计,因为这样的载体平台布局设计才决定了相控阵天线最终可实现的性能特性,而非实验室的理论性能。
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。
一、 FEKO软件简介FEKO是德语FEldberechnung bei Korpern mit beliebiger Oberflache的缩写,意思是任意复杂电磁场计算,适用于复杂形状三维物体的电磁场分析。
FEKO是一款用于3D结构电磁场分析的仿真工具。
它提供多种核心算法,矩量法(MoM)、多层快速多极子方法(MLFMM)、物理光学法(PO)、一致性绕射理论(UTD)、有限元(FEM)、平面多层介质的格林函数,以及它们的混合算法来高效处理各类不同的问题。
FEKO界面主要有三个组成部分:CADFEKO、EDITFEKO、POSTFEKO。
CADFEKO用于建立几何模型和网格剖分。
文件编辑器EDITFEKO用来设置求解参数,还可以用命令定义几何模型,形成一个以*.pre为后缀的文件。
前处理器/剖分器POSTFEKO用来处理*.pre为后缀的文件,并生成*.fek文件,即FEKO实际计算的代码;它还可以用于在求解前显示FEKO的几何模型、激励源、所定义的近场点分布情况以及求解后得到的场值和电流。
FEKO主要有以下典型应用:天线设计:线天线、喇叭和口径天线、反射面天线、微带天线、相控阵天线、螺旋天线、等等;天线布局:实际上,天线总是装在一个结构上的,这会改变天线的“自由空间”辐射性能;EMC/EMI分析:由于MoM中仅仅需要离散电流流过的表面,FEKO非常适合各种类型的EMC仿真;平面微带天线:FEKO采用全波方法分析微带天线,可以精确获得耦合、近场、远场、辐射方向图、电流分布、阻抗等参数;电缆系统:FEKO与CableMod结合起来,可以非常高效地处理系统中的负责电缆束的耦合以及电缆与天线的耦合问题;SAR计算:不同介质参数区域内的场值可以计算出来。
然后这些场值被用于计算规范吸收比(SAR);雷达散射截面(RCS)计算:对于大型目标、地面目标等的RCS雷达散射截面(目标识别)计算也通常是电大尺寸问题,同样,FEKO的混合高频算法对这类问题也有很好的计算效果。
FEKO应用共形天线阵弹载布局FEKO应用6:天线系列内容:共形天线阵弹载布局一、模型描述1.1模型描述:图1:阵列天线+导弹全模型示意图1.2计算方法描述:采用FEM与MLFMM混合求解设置CFIE方法提高收敛性1.3计算参数:共形天线阵:12个微带贴片工作频率:2.4GHz计算相控阵天线方向图和表面电流二、主要流程:启动CadFEKO,打开工程:missile_Layout_start.cfx ,另存为missile_Layout_start_Phased array2.1:变量说明: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=2.4e9工作波长:lam0= c0/freq天线激励幅度:m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9、m10、m11、m12 天线激励相位:p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8、p9、p10、p11、p12介电常数:patch_relative_permittivity=4.35介质损耗角正切:patch_tan_delta=0图2:变量定义2.2:模型导入:通过几何接口导入missile.x_t文件。
图3:Parasolid几何接口读入文件图4:读入几何模型默认为PEC材料在左侧树型浏览器中,展开“Model->Geometry”节点,同时选中导入的模型“GeomImport1”和“GeomImport2”,点击鼠标右键“Apply->Union”(或直接点击键盘的U键),把新生成的模型更名为“Missle”;2.3:设置模型材料在左下角Details工程树中,选择region465,如右图,为空气材料,点击右键,选择Properties图5:选择Region465空气模型设置为Air材料图6:完成空气材料设置Region466保持默认材料Free space图7:选择Region467微带模型设置为patch_substrate材料图8:定义patch_substrate材料设置微带天线阵的贴片和地板为PEC,Display options,选择Cutplanes,选择Global ZX平面,勾选Active。
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”。
目录1概述2求解技术3主要应用4流程模块1. 4.1CADFEKO2. 4.2EDITFEKO3. 4.3POSTFEKO5技术特点1. 5.1FEKO针对电大尺寸电磁问题2. 5.2多层快速多极子3. 5.3高效并行技术4. 5.4单站RCS快速收敛技术5.6.7.8.9.10.1概述EMSS公司旗下的FEKO软件是一款强大的三维全波电磁仿真软件。
EMSS公司成立于上个世纪的九十年代初期,在创始人Gronum Smith博士领导下,将80年代盛行的数值方法矩量法(MOM)成功引入到FEKO,在此基础上又引入了多层快速多极子(MLFMM)[1],FEKO是世界上第一个把该方法推向市场的商业软件。
该方法使得精确分析电大问题成为可能。
FEKO支持有限元方法(FEM),并且将MLFMM与FEM混合求解,MLFMM+FEM混合算法可求解含高度非均匀介质电大尺寸问题。
特别适合结构之间通过自由空间耦合的问题,MLFMM区域(例如辐射区域)和FEM区域(例如介质区域)之间的空间并不需要划分网格,这使得矩阵规模很小,因此需要的计算资源很少;FEKO采用基于高阶基函数(HOBF)的矩量法,支持采用大尺寸三角形单元来精确计算模型的电流分布,在保证精度的同时减少所需要的内存,缩短计算时间;FEKO还包含丰富的高频计算方法,如物理光学法(PO),大面元物理光学(Large element PO),几何光学法(GO),一致性几何绕射理论(UTD)等,能够利用较少的资源快速求解超电大尺寸问题。
基于强大的求解器,FEKO软件在电磁仿真分析领域尤其是电大尺寸问题的分析方面优势突出,成为电磁仿真领域的领军产品。
2求解技术3主要应用1、天线分析2、共形天线设计3、阵列天线设计、4、天线罩分析设计5、多天线布局分析6、RCS隐身分析[2]7、生物电磁-SAR8、复杂线缆束EMC9、微波电路和射频器件l0、系统的EMC(电磁兼容)。
4流程模块CADFEKO1、强大的模型建立、导入和模型修复功能,提供各种常见CAD模型的导入接口:Unigraphics;Catia、Pro Engineer、Parasolid、IGES、ACIS等;2、可以导入复杂的CAE网格模型如:FEMAP、Nastran、Ansys、Patran、STL、Abaqus 等;3、介质材料、金属材料、多层薄层介质、阻抗层、支持频变材料等4、全面的馈电端口:波导端口(同轴端口、矩形波导、圆波导)、微带、线端口、棱边馈电端口、FEM模式馈电端口等,准确计算端口参数;5、计算方法(MoM、高阶MoM、MLFMM、FEM、GO、PO、LE_PO及UTD等)的设定;6、集成了丰富的优化算法,如单纯形法、遗传算法、粒子群算法以及网格快速搜索法等,可方便实现多参数、多目标优化;7、计算参数(近场、远场、电流、S参数及SAR分析等)的图形化设定。
FEKO_天线仿真应用_微带天线问题描述参考FEKO自带的例子:E某ample-A8Microtrippatchantenna采用多种求解技术–全模型:MoM+磁对称–格林函数:MoM+磁对称采用多种端口激励方式–线端口电压源激励:WirePort–微带型棱边端口电流源激励:MicroStripPort线馈端口:WirePort棱边端口:EdgePort线端口:WirePortDEMO1:全模型+线端口线馈端口:WirePortDemo1:建模-定义变量、设定长度单位启动CadFEKO,创建:Microtrip_Patch_Antenna_Pin_Feed_Finite_Ground.cf某设定建模单位为mm–”ContructTab”中点击”ModelUnit”;弹出”Modelunit”对话框:设定为”Millimetre(mm)”点击”OK”.“Contruct”树型浏览器中,添加如下变量:–––––––––––fmin=2.73e9fma某=3.3e9freq=3e9epr=2.2lambda=c0/freq某1e3length 某=31.1807lengthY=46.6480offet某=8.9ubtrateHeight=2.87ubtrateLength某=50ubtrateLengthY=80 Demo1:建模-定义材料定义好的变量如右图所示左侧树型浏览器中,选中”Media”节点点击鼠标右键,选择”Dielectric”,弹出”CreateDielectricmedium”对话框:––––Relativepermittivity:eprDielectriclotangent:0.0Label:ubtrate点击”Create”;–点击”OK”–点击”OK”Demo1:建模-patch设定材料在树型浏览器的”Contruct”中,选中“patch”,在”Detail”中,展开”Face”,选中右图所示的Face:”Face1”,点击鼠标右键,弹出”Facepropertie”–点击”OK”Demo1:建模-Feed、线端口树型浏览器中,选中”feedPin”,在”Detail”树型浏览器中,展开”wire”,选中Wire,点击鼠标右键,选择”Createport->Wireport”,弹出”Createwireport”对话框:––––Locationonwire:MiddleLabel:Port1点击”Add”点击”Cloe”Demo1:模型处理-Union树型浏览器中,同时选中”feedPin”,”patch”和”ubtrate”,点击鼠标右键,选择”apply->Union”,把新生成的模型更名为antenna:Demo1:设定工作频率进入左侧树型浏览器的”Configuration”中,展开”Global”,选中”Frequency”,点击鼠标右键,选择”Frequency”,弹出”Solutionfrequency”对话框:–选择:SingleFrequency–Frequency(Hz):freq–点击”OK”Demo1:设定激励进入左侧树型浏览器的”Configuration”中,展开”Global”,选中”Source”,点击鼠标右键,选择”Voltageource”,弹出”Addvoltageource”对话框:––––Port:Port1采用默认设置点击”Add”点击”Cloe”Demo1:设定远场计算-ff_某Z进入左侧树型浏览器的”Configuration”中,展开”Configurationpecific”,选中”Requet”,点击鼠标右键,选择”Farfield”,弹出”Requetfarfield”对话框:–––––tart:theta->-90.0;phi->0.0end:theta->90.0;phi->0.0Increment:theta->2;phi->0.0Label:ff_某Z点击”Add”Demo1:设定远场计算-ff_YZ同样的操作:弹出”Requetfarfield”对话框:–––––tart:theta->-90.0;phi->90.0end:theta->90.0;phi->90.0Increment:theta->2;phi->0.0Label:ff_YZ点击”Add”Demo1:设定磁对称、生成网格进入”Solve/Run”,点击”Symmetry”,弹出”Symmetrydefinition”对话框:–Y=0plane:Magneticymmetry–点击OK进入”meh”,点击”CreateMeh”,弹出”Createmeh”对话框:–Mehize:Standard–Wireegmentradiu:0.25–点击MehDemo1:后处理结果显示计算完成之后,进入”Solve/Run”,点击”PotFEKO”,弹出”PotFEKO”.DEMO1:格林函数MOM+线端口线端口:WirePortDemo2:创建工程把上述建立的工程”Microtrip_Patch_Antenna_Pin_Feed_Finite_Ground.cf某”另存为”Microtrip_Patch_Antenna_Pin_Feed_Infinite_Ground.cf某”;进入左侧树型浏览器中的”Contruct”,“展开Model->Geometry>antenna”,选中”ubtrate”,按住鼠标左键不放,拖动鼠标位置到”Geometry”节点,释放鼠标左键,在弹出的浮动窗口中选择”Moveout”;删除释放出来的”ubtrate”模型;。
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。
FEKO使用指南一、FEKO简介FEKO是德简FEldberechnung bei Korpern mit beliebiger Oberflache的简~意写思是任意简简简磁简简算~适用于简简形三简物的简磁简分析。
状体FEKO是一款用于3D简简磁简分析的工具。
提供多简核心算法~矩量构仿真它法;MoM,、多简快速多子方法;极MLFMM,、物理光法;学PO,、一致性简射理简;UTD,、有限元;FEM,、平面多简介简的格林函~以及简的混合算数它法高效简理各简不同的简简。
来FEKO界面主要有三简成部分,个CADFEKO、EDITFEKO、POSTFEKO。
CADFEKO用于建立何模型和格剖几网分。
文件简简器EDITFEKO用简置求解~简可以用命令定简何模型~形成来参数几一以个*.pre简后简的文件。
前简理器/剖分器POSTFEKO用简理来*.pre简后简的文件~并生成*.fek文件~即FEKO简简简算的代简~简可以用于在求解前简示它FEKO的几何模型、激源、所定简的近简点分布情以及求解后得到的简简和简流。
励况FEKO主要有以下典型简用,天简简简,简天简、喇叭和口天简、反射面天简、微简天简、相控简天简、螺旋天简径、等等~天简布局,简简上~天简简是在一简上的~简简改简天简的“自由空简”简射装个构会性能~EMC/EMI分析,由于MoM中简简需要散简流流简的表面~离FEKO非常适合各简简型的EMC仿真~平面微简天简,FEKO采用全波方法分析微简天简~可以精简得合、近简、简确耦简、简射方向简、简流分布、阻抗等~参数简简系简,FEKO与CableMod简合起~可以非常高效地简理系简中的简简简简束的来耦与耦合以及简简天简的合简简~SAR简算,不同介简域的简简可以简算出。
然后简些简简被用于简算简范参数区内来吸收比;SAR,~雷散射截面;达RCS,简算,简于大型目简、地面目简等的RCS雷散射截面达;目简简简,简算也通常是简大尺寸简简~同简~FEKO的混合高简算法简简简简简也有好的很简算效果。
数字时代■贾云峰现代战争首先是电子高科技的对抗,而雷达探测与隐身技术又是其主要的对抗领域之一。
目标的雷达散射截面(RCS)是评判目标电磁隐身特性的一个重要指标,快速精确的目标RCS分析对于隐身设计人员具有重要的指导意义,尤其是飞机、导弹、舰船等的雷达目标特性分析引起了世界各国的高度重视。
根据问题的类型,RCS有以下不同工况:1、单站 VS 双站:RCS分为单站和双站两种类型,所谓单站RCS即为发射机与接收机为同一部雷达,双站RCS则为一发一收,分别用不同的雷达。
2、极化:其含义为入射电磁波的电场方向与扫描面的夹角。
根据扫描面的不同,通常分为水平极化和垂直极化,此处垂直和水平的含义都是相对于扫描面而言。
3、电小和电大:以入射电磁波波长计算的模型尺度称为电尺寸。
当模型的电尺寸较小时,通常属于电小问题,反之属于电大问题。
飞机、导弹、舰船等军用目标,它们的电尺寸往往非常巨大,因此分析其电磁散射特性对一般软件是一个巨大的挑战。
为了计算RCS,发展了一系列的计算方法,通常可分为:解析方法:典型的如MIE级数方法;积分方程方法:矩量法(MoM)及其快速算法(FMM,MLFMM等);微分方程方法:有限元(FEM)、时域有限差分(FDTD);高频方法:物理光学(PO)、几何光学(GO)、几何绕射理论(UTD)等。
解析方法只能处理极少数规则问题;传统的积分方程方法和微分方程方法可处理电小和中等电尺寸的问题,其中对于RCS问题,MOM及其快速算法精度高、未知量少,成为这一类方法的首选;高频方法适用于电尺寸巨大的问题,以有限的计算资源换取对工程设计有指导意义的结果。
各类方法各有利弊,适用对象不同,需要加以灵活运用、组合运用。
FEKO简介FEKO是针对天线与布局、RCS分析而开发的专业电磁场分析软件,从严格的电磁场积分方程出发,以经典的矩量法(MOM:Method Of Moment)为基础,采用了多层快速多级子(MLFMM:Multi-Level Fast Multipole Method)算法在保持精度的前提下大大提高了计算效率,并将矩量法与经典的高频分析方法(物理光学PO:Physical Optics,一致性绕射理论UTD:Uniform Theory of Diffraction)完美结合,从而非常适合于分析开域辐射、雷达散射截面(RCS)领域的各类电磁场问题。
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: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:图1 :锥台与天线全模型示意图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 )来分析得到隔离度随遮挡 体位置改变的规律曲线。
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 = cO/freq 天线高度:an t_H=lam/4天线离锥台顶部的距离: an t_pos0=0.1*lam 锥台的长度:L=3*lam遮挡体的起始位置:pos_start=L*0.3definitionsmt_K s lwn/4 = 0- L*lun cO = 1 FzQirt 3卩 dis = 0 tpxO = 3 8S4lSiai761*-12 Freq - 100e6 Li — 3*1 Hh- cO/freq mnO = pi+4f7 pi = poi il*rt = L>0. 3 R] = 0 R2 二 ifl) - sy t图2 :变量定义主要流程:遮挡体的位置参数-扫参参数:dis=0锥台的顶部半径: 锥台的底部半径:R1=0.25*lam R2=0.35*lamG M *图3 :创建锥台模型定义工作平面: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,"Create 按钮。
2.2 :模型建立:锥台模型建立: 点击菜单“ Con struct ,选择Co ne ”,弹出Create Co ne "对话框: 进入 “Workplane 标签,修改 V Vector 为:(X: 0.0, Y:0.0;乙-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 。
吧 C re at? coneII var*l u|r2 a.oG 存M t fry Vlutkfil uivD fifniiij ti Oft 呻皀Efse DFirti ■暫 五日弍上 r s.dn he *Wise cCTiir-e I®)V Q. Oy a. a ir -1/2 Dne^si -ML 玄B && a r HU ^-I TL > 広、) B.L}U| gM Of)I.7r ■.tLfc ufa CR l)(ELabel 为 workplane1 ,点击bvfaitie f wf I^J Kiicir亠1T t wmr t1 IIX lirHT a ^@HHi*WTZ 0 VH314SXDVMhLlu・3* UW犀;pyii ■中」All i Ctc■电图4 :定义工作平面天线模型建立:在“ Con struct菜单中,点击 "Li ne,"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+Shift键不放,鼠标左键点选新建立的workpla ne1 ;回到“ Geometry"标签:Start Point 定义为:(U: 0.0; V: ant_posO; N: 0.0)End Poi nt 定义为:(U: 0.0; V: an t_pos0; N: ant_H) Label: an t1;点击“ Add按钮;Start Point 定义为:(U: 0.0; V: L-ant_pos0; N: 0.0)End Poi nt 定义为:(U: 0.0; V: L-a nt_pos0; N: an t_H) Label: an t2;点击“ Create按钮;Drik£« | | Add ~| -I .■!-图5:创建天线模型天线端口定义: 在左侧树型浏览器中, 选中新建立的天线模型 anti ,(或在3D 视图中,切换到线选模式,点选 anti 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 -porti呼 Cretfie- Fn<I守JCrvate l ;nc U 0.0 伍1 V mt pcsOEl K o.affl吒冲d j aiptV 0 间V mt pcsO El SVLiB t_ ^xitlon etry Tnrkjlsn**r+ paintG 'Vire port (gflQmp+ry)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Con struct "菜单中,点击Cuboid ”,弹出“ CreateCuboid "对话框:进入“ Geometry"标签:Base corner: (U:-0.1*lam; V:0.0; N: 0.0)Width (W): 0.2*lamDepth(D): 0.01*lamHeight(H): 0.45*lamLabel: zheda ng点击“Create按钮。
Base ccrner, vi 'i^pttl hoi 耳li ”9*s« co^Jisr C)X IIHCA.IL insi¥L ith ttJ □ Z4cl«nDepttn 6) DHat gtit OQ D.瑕貝1 即La.L«l 3h«d.azig:Cr**tc | ] £L»C4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“ tran sform->Tra nslate ” 弹出“ Tran slate 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”放,在左侧树型浏览器中的“ Workpla nes '节点中,点选“ Workpla ne1”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按钮暑TrsdnldtrFrom<J L g]Y o _E1R Q包TniOK Cwcel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“ zheda ng” 点击鼠标右键,选择“ Tran sform->Tra nslate ” 弹出“ Tran slate 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”放,在左侧树型浏览器中的“ Workpla nes '节点中,点选“ Workpla ne1”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“ anti ant2,Cone,zhedang "等,点击鼠标右键选择“Apply>Union ”把新生成的模型更名为an t_with_zheda ng_on_Cone ”选中新生成的模型“ant_with_zhedang_on_Cone ”,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“ Con struct切换到“ Con figurati on :"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:Lin early spaced discrete poin ts;Start freque ncy (Hz): freq*0.8End frequency (Hz): freq*1.2Number of frequencies: 21 点击OK按钮。
暑Y S^Ltion frequency 益frajq.nflii.n7 | Ad^uk-e JLcpvtd d.iit0F4t«i pa^ntcC«_] [ tUK吐图11:设置工作频率求解设置:在“ Con figuration Specific中,选中“ Requests”点击鼠标右键,选择“ Multiport S-parameter ”,弹出“Request ^parameters "对话框,按照下表进行设置:C ^eque^t S -p apr a meters<al SF or «n «■ t. -a:r 11Cr ft&t4 | Kdc Clfrsc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“ SparameterConfiguration1 ;”激励加载:在左侧树型浏览器上侧的“Configurations区域,用光标点选"Sta ndardC on figuratio n1 ,在树型浏览器,进入“ Con figuration 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“ Globa I 中跳转至U " Con figuratio n specific 中,"在“ Con figuration specific 中,"选中 "Sources节点,点击鼠标右键,选择 "Voltage source,"弹出 "Create Voltage source 对话框,采用默认设置,点击“ Create按钮完成设置。