微波仿真论坛_微波仿真论坛_feko5.4新例子(25,27,28,29,30)

1 25 喇叭馈电大尺寸反射镜 关键词 波导管 喇叭 反射器 PO 孔点源 球模式源 等效源 去藕 远场 用波导管端口激励的圆柱喇叭被用于激励一个频率为12.5Ghz的抛物面反射器。反射器与喇叭天线分离很远而且电尺寸很大（直径为36个波长）。模型如下图25-1。这个模型为了阐述某些feko中为了减少大尺寸模型需要的资源而提供的技术。

图25-1圆喇叭和抛物线反射器 弄清楚如何解决和近似这个问题来减少所需资源是很重要的。某些技术可以用来减少资源的需求如下：  对于大尺度模型运用快速多层多极子（MLFMM）代替矩量法。运用快速多层多极子能够减少相当多的内存。（快速多层多极子的求解可以参照章节25.4的求解结论。）  物理光学法（PO）可以用于替代计算部分模型。用PO方法代替MOM计算将进一步减小资源的需求。  分解问题并且运用等效源。可行的等效源如下： —孔点源：运用等效原理，在区域边界上，用等效的电磁场源代替这个区域。 —球模式源：远场认为是外加源。 25.1 MOM喇叭和PO反射器 先前的例子建立了喇叭和盘。喇叭使用MOM方法模拟而盘反射器用PO方法模拟。  freq = 12.5e9 (工作频率)  lam = c0/freq (自由空间波长)  lam_w = 0.0293 (波导波长)  h_a = 0.51*lam (波导半径)  h_b0 = 0.65*lam (椎口孔底半径)  h_b = lam (椎口孔上方半径)  h_l = 3.05*lam (椎口孔长度)  phase_centre = -2.6821e-3 (喇叭相位中心)  R = 18*lam (反射器半径)  F = 25*lam (反射器焦点长度) 2

 w_l = 2*lam w (波导管长度) 建立喇叭步骤如下：  沿z轴建立cylinder，基本中心为（0，0，-w_l-h_l），半径为h_a，高度为w_l，标记为the cylinder waveguide。  建立cone，基本中心为（0,0,-h_l)，基本半径为h_b0，高度h_l，上表面半径为h_b，标记为the cone flare。  合并Union两部分，然后simplify合并后的结果，重新命名为the new part to horn.  设置喇叭区域为free space  删除喇叭末端的面

 旋转Rotate喇叭090，可以使喇叭中心沿着x轴，然后把喇叭沿着x轴移动Translate

距离phase_centre。  在waveguide的末端，设置local mesh大小为lam/12，在同一面上建立一个波导端口。  在波导端口上加载波导激励（激励基本模式-用默认设置）

喇叭建立后，下一步建立抛物线反射器。  建立paraboloid 在点 (0,0,F) 半径 radius R ，深度 depth -F. 标记 Label 为the parabeloid reflector。  更改反射器表面属性face properties 用PO 方法求解。  设定反射器local mesh大小为lam/6.  用在主菜单中Solution settings中solutions option选the High frequency表中激活MOM和PO的去藕the MoM和PO选项。

 设置磁对称面（0z）和电对称面（0y） 计算要求 建立垂直远场增量为025.0（0000,9090） 剖分信息 • Edge length: lam/8. • Segment length: 不适合。用默认值。 • Wire segment radius: 不适合。用默认值。

储存文档并运行求解器。注意这是一个大尺寸的模拟需要一定的时间完成。被建立的模型在剩余的例子当中被称为原始（―original‖）模型。 25.2 孔激励和PO反射器 现在这一模型通过单独模拟喇叭而进一步精简。计算一系列喇叭附近的远场点然后把它当作反射器的源点。

建立模型 此模型是利用上一个模型存为另一个新名字然后再做出一些改动。首先我们从原始模型中删除碟然后建立一个只包含喇叭的模型。计算近场的点存为一个文件。再次打开原始模型，存为另一个名字。这次将喇叭删掉然后给碟加一个激励。 建立只包含喇叭的模型具体步骤如下： 打开原始模型存为一个新名字 3

 移除这个模型的所有剖分  移除模型中的反射器

建立一个球面近场原点在(w_l,0,0),半径为1.3*w_l，0017510，003555，和的增量为05。确认在近场要求对话框中的高级表导出为ASCII文件—也就是存储近

电场为一个*.efe文件，存储近磁场为一个*.hfe文件。 剖分已经被建立无需更改。存储文件然后运行求解器。一旦模拟结束，包含反射器的模型就可以建立了。 建立包含反射器和等效孔点源的模型具体步骤如下：  打开原始模型存为一个新名字  移除模型所有剖分  移除波导管激励和端口  建立一个新孔激励。运用局部坐标系统，设置坐标系的位置为(w_l,0,0)。在Sourcegroup box中键入*.efe和*.efe的名字。坐标系坐标系是球面坐标系半

径为1.3*w_l，和的点数分别为18个和36个。 计算要求 在原始模型中，在没有建立远场计算要求之前没有任何计算要求，移除它们储存并运行求解器。 25.3球面激励和PO反射器 与利用孔激励模型相似，球面模型激励也能够先仅用喇叭计算出来然后作为对反射器的激励。和孔激励相比它运用近场值而球激励模式用远场值。 建立模型

此模型是利用上一个模型存为另一个新名字然后再做出一些改动。首先我们从原始模型中删除碟然后建立一个只包含喇叭的模型。计算远场的点和球面模式系数存为一个文件。再次打开原始模型，存为另一个名字。这次将喇叭删掉然后给碟加一个激励。 建立只包含喇叭的模型具体步骤如下：  打开原始模型存为一个新名字  移除这个模型的所有剖分  移除模型中的反射器

建立一个全二维远场001800，003600，和的增量为05。确认在远场要求表中的高级表，计算球面扩展模式系数为20工作方式。也要输出球面扩展系数到ASCII文件，包含球面模式系数的TICRA.sph文件。 剖分已经被建立无需更改。存储文件然后运行求解器。一旦模拟结束，包含反射器的模型就可以建立了。

剖分已经建立无需改变。存储文件然后运行求解器。一旦模拟完成，包含反射器的模型就可以建立了。 建立包含反射器和等效孔点源的模型具体步骤如下：  打开原始模型存为一个新名字  移除模型所有剖分  移除波导管激励和端口 4

 移除模型中喇叭部分  在原文件中建立一个新球面模型。在模拟前选择建立*.sph 计算要求 在原始模型中，在没有建立远场计算要求之前没有任何计算要求，移除它们储存并运行求解器。 25.4比较结果 在表25-1中列出了计算所需的资源（内存和CPU时间）。很清楚利用近似可以使资源要求降低。我们还可以看出解决这个问题利用MLFMM方法至少要求5Gb内存和多于2个小时的计算时间。对反射器利用PO近似方法可以是内存减小到190MB求解时间减小到33分钟。 利用分解问题甚至可以进一步减小所需资源的要求。运用孔点源球面源大概需要求解喇叭本身大小的内存145MB。所有对于孔点源求解时间是大约18分钟，而球面模式源需要大约13分钟。 表25-1 对于大尺寸模型运用不同技术资源的对比。

在图25-2和25-3中分别表示了在结果中的不同。我们可以看出这是一个结果的很好的比较，但是随着求解时间的减小，精度也随之减小。在结论中的不同的原因是MLFMM求解的时候将喇叭与反射器的耦合考虑了进去。孔点源的求解精度能够随着近场点数的增加而增加。（但这也需要增加求解的时间）。 5

图25-2：180度角运用不同的技术计算反射器天线的增益 图25-3：主要波瓣运用不同的技术计算反射器天线的增益 6 27 分小块利用非辐射网络的模式

关键词 网络 S参数 标准 输入阻抗 远场 贴片 馈电网络 非辐射网络 用两种方法模拟2.4Ghz右手圆极化贴片天线。首先拆分这个问题以至于馈电网络特性（s参数存为一个标准文件）然后可以用这个标准文件可以给无辐射网络做馈电贴片。然后合并两个模型（馈电网络和贴片天线）以至于可以展示全面的模拟（模型包含馈电和贴片）。两个模型输入阻抗，模拟时间，内存都是必需要的比较。我们可以看出分成小块的问题可以极大地减小需要的资源，但是没有考虑馈电网络和贴片的场耦合然后会引起一些结果上的不同。 建立模型的步骤要求不是这个例子的部分，但是包含在每一个模型在笔记编辑器中。关于建立过程某些重要点将是图27-1一个馈电网络RHC贴片天线模型。

图 27-1: 馈电网络RHC贴片天线模型 27.1 馈电网络 馈电网络包含一个分支线耦合器在输出信号间分功平均到90度相位差。输出信号利用微带传输线延伸到贴片馈电界面。设计全部系统在120Ω系统（系统或者参考阻抗）。 建立模型

建立模型步骤如下：  定义一个新电介质命名为substrate。（电介质常数为2.2， tanδ=0.0012）。  添加一个多层平面基片2.5mm高（无限平面）和电介质材料substrate。一个完美导电地面应该仅仅放在substrate的底部（这是默认的）。  建立一个输出阻抗为120Ω的分支耦合器  建立一个分支耦合器连接到贴片天线的微带传输线截面（这个模型部包含天线，但稍晚这个模型输入到天线模型来完成模拟）。  在馈电结构的四个终端建立四个微带端口。（从输入端口开始，然后是2个将连接到贴片的输出端口，最后的端口装载一个阻抗；用数字1到4命名这些端口。）  在第四个端口上加120Ω负载  设置求解频率为从0.8*2.4e9到1.2*2.4e9。对于输出数据文件和设置值到100激活指定样本。 计算要求 对于1到3端口加入S参数要求（不是那个与负载相连的端口）。所有的端口应该被激活并设置参考阻抗为120。 剖分信息