FEKO天线应用3_偏馈反射面天线
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FEKO天线应用3：反射面天线系列内容：偏馈反射面天线一、模型描述1.1模型描述：图1：偏馈反射面-全模型示意图1.2计算方法描述：表1: 偏馈反射面（offset Reflector）天线方法说明** 采用GO 方法计算类似的辐射问题，对于馈源，建议采用远场等效源的方式，即：远场方向图点源等效和球面模式等效源。
**对于反射面天线，FEKO 可以采用的方法很多，大家可以根据问题的规模和计算时间的要求等，灵活选择计算方法。
1.3计算方法描述-等效源法图示：图2偏馈反射面天线：近场等效源法（左）与远场等效源法（右）计算项目：计算该偏馈反射面的3D 辐射方向图，比较不同计算方法的结果；二、主要流程：启动CadFEKO ，新建一个工程：Offset_Reflector_MLFMM.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：定义长度单位：默认为m点击菜单“Home”中的图标按钮“Model unit”，在“Model unit”对话框中，选择Inches(in)；图3：单位设置2.2：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=6.25e9长度缩放系数：sc = 0.0254工作波长：lam = c0/freq/sc喇叭天线的底部半径：Horn_a=0.51*lam喇叭天线的高度：Horn_h=3.05*lam：Horn_b_0=0.65*lam：Horn_b=1.0*lamTE11模的波导波长：lamc_TE11=3.41*Horn_aTE11模式的截止波长：lamg_TE11=lam/sqrt(1-(lam/lamc_TE11)^2)：Horn_L=1.5*lamg_TE11：反射面天线的焦距F=10：H=0抛物面在x轴的投影长度：D=18：Rp=1.1*(H+D)：Hp=Rp^2/(4*F)相位中心：phs_center=-lam/(sqrt(2)*12)喇叭轴线与Z轴的夹角(弧度)：psi_C= 2*arctan((D/2 + H)/(2*F))反射面剖分尺寸：tL0=lam/6.5波导喇叭馈电端口剖分尺寸：tL1=lam/20图4：变量定义2.3：定义关键点Horn_S3：点击菜单“Construct”中的“Named Point ”图标按钮，弹出“Create Named point”对话框：图5：定义关键点Name: Horn_S3Point:X: -phs_center*sin(psi_C)Y: 0Z: phs_center*cos(psi_C)+F点击“Create”按钮。
图6：定义关键点2.4：定义工作平面Focus：在CadFEKO中左侧的树型浏览器中,选中“Workplanes”节点，点击鼠标右键，选择“Add workplane F9”，或者直接点击键盘的“F9”键，在弹出的“Create workplane”对话框中：把光标定在“Origin”区域，按住键盘的“Ctrl+Shift”键不放，点击上一步定义的关键点“Horn_S3”；U vector：(X: -cos(psi_C); Y: 0.0；Z：-sin(psi_C) )V vector：(X: 0.0; Y: 1.0; Z: 0.0)Label: Focus点击“Create”。
图7：定义工作平面2.5：模型建立：馈源喇叭天线模型建立：点击菜单“Construct”，选择“Polyline”，弹出“Create Polyline”对话框：在“Geometry”标签：Corner1：U:0.0, V: 0.0, N: -Horn_l-Horn_hCorner2：U: Horn_a, V:0.0, N: -Horn_l-Horn_h点击“Add”按钮Corner3：U: Horn_a, V: 0.0, N: -Horn_h点击“Add”按钮Corner4：U: Horn_b_0, V: 0.0, N: -Horn_h点击“Add”按钮Corner5：U:Horn_b, V: 0.0, N: 0.0进入“Workplane”标签：把光标定在“Origin”位置，同时按住键盘的“Ctrl+Shift”键不放，点击上一步定义的工作平面“Focus”；Label: Curve点击“Create”图8：定义天线母线坐标点在左侧树型浏览器的“Geometry”节点中，选中新建的“curve”线模型，点击鼠标右键，选择“Apply->Spin”，弹出“Spin geometry”对话框：把光标定在“Origin”位置，同时按住键盘的“Ctrl+Shift”键不放，点击2.3步定义的关键点“Horn_S3”；Axis direction:U: sin(psi_C)V: 0.0N: -cos(psi_C)Rotation angle[degrees]：360点击“Create”；图9：定义模型旋转成体在左侧树型浏览器中，展开“Geometry”节点，把新生成的模型更名为“Horn_SY”，选中该模型，点击鼠标右键，选择“Apply->Simplify”，弹出“Simplify geometry”对话框，采用默认设置，点击“Create”；反射面模型建立：点击菜单“Construct”，选择“Paraboloid”，弹出“Create Paraboloid”对话框：Geometry标签：Base Centre：(U:0.0, V:0.0, N: 0.0)Radius(R)：RpFocal depth(F) : FLabel: Paraboloid点击“Create”；图10：创建抛物面点击菜单“Construct”，选择“Cylinder”，弹出“Create Cylinder”对话框：在“Geometry”标签：Base Center：(U:0.0, V:0.0, N:0.0)Radius (R): D/2Height (H): Hp在“Workplane”标签：Origin: (X: D/2+H, Y:0.0, Z:-1)U Vector: (X:1.0, Y:0.0, Z: 0.0)V Vector: (X:0.0, Y:1.0, Z: 0.0)Label：Cylinder点击“Create”图11：创建圆柱体在左侧树型浏览器的“Geometry ”节点中，同时选中模型“Cylinder ”和“Paraboloid ”，点击鼠标右键，选择“Intersection ”，把新生成的模型更名为“Offset_Reflector ”;2.6：设定对称与端口：点击菜单“Solve/Run ”中的“Symmetry ”图标按钮，弹出“Symmetry definition ”对话框：X=0 plane ：No symmetry Y=0 plane ：Geometry symmetry Z=0 plane ：No symmetry 点击“OK ”。
图12：定义对称面-几何对称在3D视图区域，把模型移动和缩放到适合的角度，点击鼠标左键自动切换到面选模式，选中馈源喇叭天线“Horn_SY”的最底部面，点击鼠标右键，选择“Create port->Waveguide port”，弹出“Create waveguide port”对话框：图13：定义波导端口不勾选“Propagation direction opposite to normal”，目的是要使得该面添加的波导信号是向里传播的，即：红色箭头朝里。
Label: Port1点击“Create”图14：定义波导端口在3D视图区域，进入面选模式，选中馈源喇叭天线“Horn_SY”的最底部面，点击鼠标右键，选择“Properties”，弹出“Face properties”对话框：进入“Meshing”标签：勾选：Local mesh sizeMesh size: tL1点击“OK”按钮。
2.7：电参数设置：计算方法设置：点击菜单：“Solve/Run”中的“Solver settings”，弹出“Solver Settings”对话框：进入“MLFMM/ACA”标签勾选：Solve model with the multilevel fast multipole method (MLFMM) 点击“OK”按钮。
图15：设置MLFMM计算方法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“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“Waveguide excitation”，弹出“Add waveguide excitation”对话框：Fundamental mode：Magnitude: 1Phase: 0Rotation: 0Label: WGE_0点击“Add”Magnitude: 1Phase: 90Rotation: 90Label: WGE_90点击“Create”按钮图16：定义端口激励求解设置：在“Configuration specific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Far fields”，弹出“Request far fields”对话框：点击“3D Pattern”按钮；修改theta 的Increment：0.5Label：ff3D点击“Create”。
图17：远场方向图求解设置2.9：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 : Custom三角形单元尺寸：Triangles edge length: tL0点击：Mesh 生成网格。
图18：定义网格划分2.10：提交计算：进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。
可以选择并行模式（有指导老师演示如何设置并行）。
2.11：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“Home”菜单中，点击“Far field->ff3D”，在右侧控制面板中，勾选：dB；进入“Result”菜单，不选择“Grid”图标按钮；进入“Display”菜单，点击“Individual range”，弹出“Entity manual limits settings”对话框：dB scale: 选择“Specify max dynamic range”Dynamic range (dB): 80点击：“OK”图19:3D辐射方向图显示显示2D结果：切换到“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系，点击“Far field->ff3D”，会在直角坐标系中直接显示phi=0度极化平面上的2D增益方向图，在右侧控制面板中：可以看到并修改为：Independent axis (Horizontal): Theta (wrapped)Quantity: Gain勾选：dB图20：XOZ 平面辐射方向图进入“Home ”菜单，点击“Save project ”，保存计算结果文件为：“Offset_Reflector_MLFMM.pfs ”。
