FEKO應(yīng)用16-偶極子陣列-天線罩

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)FEKO應(yīng)用16：天線罩透波內(nèi)容：偶極子陣列天線（帶反射板）+單層天線罩一、設(shè)計(jì)仿真流程二、模型描述工作頻率：freq=8GHz天線：采用91個(gè)偶極子輻射單元+反射板天線振子長度：0.45*lam，極化方向在X方向天線陣列單元排布規(guī)律參見文件：antarrayLayOut.inc反射板離開輻射振子的距離為：0.25*lam反射板半徑：R=110 mm天線罩：相對(duì)介電常數(shù)：epsr=2.23介質(zhì)損耗正切：tand=0.015天線罩母線文件從radome.cfx文件中讀入天

2、線陣列的端口和激勵(lì)的復(fù)制在EditFEKO中完成。三、主要流程：?jiǎn)?dòng)CadFEKO，新建一個(gè)工程：antarray_with_Radome.cfx，在以下的各個(gè)操作過程中，可以即時(shí)保存做個(gè)的任何修正。3.1：定義長度單位：默認(rèn)單位是m點(diǎn)擊菜單“Home”中的圖標(biāo)按鈕“Model unit”，在“Model unit”對(duì)話框中，選擇mm；3.2：定義容器大小：默認(rèn)單位是5e+02點(diǎn)擊菜單“Home”中的圖標(biāo)按鈕“Model Extents”，在“Geometry extents”對(duì)話框中，設(shè)置Maximum coordinate為5E+03；3.3：定義變量：在CadFEKO中左側(cè)的樹型瀏覽器中

3、雙擊“Variables”節(jié)點(diǎn)，依次定義如下變量：工作頻率freq=8e9工作波長lam=c0/freq/0.001介電常數(shù) epsr=2.33損耗正切 tand=0.015天線反射板半徑：R=110天線反射板離偶極子陣列的距離：offset=-lam/4天線罩網(wǎng)格剖分標(biāo)準(zhǔn)：radome_mesh=lam/3.53.4：定義材料：在CadFEKO中左側(cè)的樹型瀏覽器中選中“Media”節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Dielectric”，在彈出的“Dielectric medium properties”對(duì)話框中，定義相對(duì)介電常數(shù)（Relative permittivity）和介質(zhì)損耗正切值（Die

4、lectric loss tangent），名稱定義為“radome”：3.5：模型建立：天線模型：在“Construct”菜單中，點(diǎn)擊“Line”，彈出“Create line”對(duì)話框，定義線段的起始點(diǎn)坐標(biāo)：Start Point (U: -lam*0.225, V: 0, N: 0.0), End point (U: lam*0.225, V:0.0, N:0.0)，Label: dipole，點(diǎn)擊“Create”。天線模型反射板：在“Construct”菜單中，點(diǎn)擊“Ellipse”，彈出“Create Ellipse”對(duì)話框，定義中心位置坐標(biāo)：Centre Point (U: 0.0,

5、 V: 0.0 , N: offset), Radius (U)=r, Radius(V)=r，Label: ref，點(diǎn)擊“Create”。天線罩模型：在“Home”菜單中，點(diǎn)擊“Import-CadFEKO model （*.cfx）”，選擇自帶的“radome.cfx”文件，在彈出的“Import CADFEKO model”對(duì)話框中，按照如下選項(xiàng)設(shè)置，點(diǎn)擊OK。完成導(dǎo)入之后，可以發(fā)現(xiàn)在左側(cè)樹型瀏覽器的“Model-Geometry”中有“radome_base”、“radome_inner”、“radome_outer”，同時(shí)選中這三個(gè)模型，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“Apply-Union”，

6、新生成的模型為“Union1”；選中新模型“Union1”，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵“Apply-Spin”，在彈出的“Spin”對(duì)話框中，按照下圖進(jìn)行設(shè)置：旋轉(zhuǎn)中心Origin：(U:0.0, V:0.0, N:0.0), 旋轉(zhuǎn)軸Axis direction (U:0.0, V:0.0, N:1.0), 旋轉(zhuǎn)角Angledegrees:360；點(diǎn)擊“Create”，把新生成的模型“Spin1”更名為“radome”： 天線罩模型材料設(shè)置：在左側(cè)樹型瀏覽器的“Geometry”中，選中Radome，在詳細(xì)樹型瀏覽器中，展開其“Regions”，選擇“Region?free space”，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“

7、Properties”，在彈出的“Region properties”對(duì)話框中，設(shè)置Region medium為“radome”； 在“Region properties”對(duì)話框中，進(jìn)入“Meshing”標(biāo)簽:勾選：Local mesh sizeMesh size: radome_mesh點(diǎn)擊：OK3.6：天線端口設(shè)置：在左側(cè)樹型瀏覽器的“Model-Geometry”中選擇“dipole”，在其“details”樹瀏覽器中展開“Wires”節(jié)點(diǎn)，選擇“Wire1”，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“Create port-Wire port”，在彈出的對(duì)話框“Create wire port”中，把“Loc

8、ation on wire”設(shè)置為“Middle”，Label：Port1，點(diǎn)擊“Create”。3.7：電參數(shù)與求解設(shè)置：在左側(cè)樹型瀏覽器中，由“Construct”切換到“Configuration”：工作頻率設(shè)置：展開“Global”，雙擊“Frequency”，彈出“Solution frequency”對(duì)話框：選擇：Single frequency;Frequency (Hz): freq點(diǎn)擊OK激勵(lì)設(shè)置：在“Global”中，選中“Sources”點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“Voltage Source”，彈出“Add voltage source”對(duì)話框，采用默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊“Create”

9、。輻射遠(yuǎn)場(chǎng)設(shè)置：在“Configuration specific”中，選中“Requests”點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“Far fields”，彈出“Request far fields”對(duì)話框：點(diǎn)擊“3D pattern”，修正步長“Increment”中Theta的值為2，Label：ff3D，點(diǎn)擊Add；點(diǎn)擊“Vertical cut (UN plane)”按鈕，修正步長“Increment”中Theta的值為1，label：ffXOZ，點(diǎn)擊“Create”。求解方法設(shè)置：點(diǎn)擊“Solve/Run”菜單，彈出“Solver settings”對(duì)話框，進(jìn)入“MLFMM/ACA”標(biāo)簽，選擇“Solv

10、e model with the multilevel fast multipole method (MLFMM)”;為了降低內(nèi)存，加速收斂，可以修正MLFMM的預(yù)調(diào)件（默認(rèn)預(yù)調(diào)件是SuperLU-8193，可以修正為SPAI-8192）和迭代殘差（0.009的計(jì)算精度足夠，默認(rèn)值是0.003），在這里我們?cè)O(shè)置為0.01：在“Solver settings”對(duì)話框中，進(jìn)入“Preconditioner”標(biāo)簽，設(shè)置如下：Stopping criterion for residuum: 0.01Preconditioner: Sparse approximate inverse (SPAI) (8

11、192) 3.8：網(wǎng)格劃分：點(diǎn)擊菜單“Mesh-Create mesh”彈出“Create mesh”對(duì)話框，設(shè)置如下：網(wǎng)格剖分方法Mesh size : Custom * 采用自定義方式三角形面元棱邊長度Triangle edge length: lam/6線段剖分單元長度Wire segment length: lam/15線段剖分單元半徑：Wire segment radius: lam/90點(diǎn)擊：Mesh 生成網(wǎng)格。3.9：陣列的生成：由于陣列的單元（93個(gè)）比較多，在CadFEKO中為每個(gè)單元設(shè)定端口和激勵(lì)效率相對(duì)比較低，由于陣列的單元尺寸是相同的，所以可以在EditFEKO中通過循

12、環(huán)來快速生成陣列，并完成對(duì)端口激勵(lì)信號(hào)的快速定義。為了保住CadFEKO與EditFEKO設(shè)置的一致性，我們?cè)谶M(jìn)入到EditFEKO界面的時(shí)候，可以鎖定CadFEKO中的求解設(shè)置，操作如下：在CadFEKO中，先保存工程文件，點(diǎn)擊菜單“Solve/Run”中的“EDITFEKO”按鈕，啟動(dòng)EditFEKO，彈出“Disable CadFEKO Solution configuration?”對(duì)話框，如下，點(diǎn)擊“Yes”即可進(jìn)入EditFEKO界面。每一個(gè)工程文件都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)腳本文件（后綴為.pre），該工程自動(dòng)生成的腳本如下，可以發(fā)現(xiàn)在該腳本中包含了：計(jì)算方法、材料設(shè)置、求解設(shè)置、激勵(lì)、計(jì)算遠(yuǎn)

13、場(chǎng)等全面信息，接下來我們需要在“IN”函數(shù)下邊寫循環(huán)生成天線陣列，采用的TG函數(shù)（來復(fù)制、平移、旋轉(zhuǎn)天線單元），在Sources部分，寫循環(huán)來對(duì)端口進(jìn)行信號(hào)加載。把下邊的腳本（或者從附帶的腳本文件arrayGeneration.txt中復(fù)制）復(fù)制到“IN”函數(shù)的下邊：* Generate the array!for #i=1 to 92#x=fileread(arrayLayOut.inc,#i+2,1)#y=fileread(arrayLayOut.inc,#i+2,2)#z=fileread(arrayLayOut.inc,#i+2,3)TG: 1 : dipole.wire1 : dip

14、ole.wire1 : #i : 2 : : : : #x : #y : #zTG: 1 : dipole.wire1.port1 : dipole.wire1.port1 : #i: 2 : : : : #x : #y : #z!next復(fù)制之后，EditFEKO中的腳本如下：說明：函數(shù)fileread（）實(shí)現(xiàn)從某文件中（如：“arrayLayOut.inc”）讀取某行、某列的數(shù)值，#x=fileread(“arrayLayOut.inc”,#i+2,1)是從文件“arrayLayout.inc”中讀取第i+2行、1列的數(shù)據(jù)賦給x變量；在EditFEKO，保存修改。把光標(biāo)定在“Sources

15、”下邊，把A1一行注釋掉，即：在A1前邊添加“*”，把下邊的腳本復(fù)制到A1一行的下邊（或者從附帶的腳本文件arraySource.txt中復(fù)制）。* Sources!for #i=1 to 93!if #i=1 thenA1: 0 : dipole.Wire1.Port#i : 0 : : : 1 : 0 * VoltageSource1!elseA1: 1 : dipole.Wire1.Port#i : 0 : : : 1 : 0 * VoltageSource#i!endif!next修改后的EditFEKO腳本如下：在EditFEKO中保存做過的修改，點(diǎn)擊“Solve/Run”菜單中的“

16、PreFEKO”，檢查有無錯(cuò)誤，無誤之后，可以點(diǎn)擊“Solve/Run”中的“FEKO Solver”來提交計(jì)算。（也可以關(guān)閉EditFEKO，在CadFEKO中提交計(jì)算，效果是一樣的），在這里我們采用在CadFEKO中提交計(jì)算。3.10：后處理顯示結(jié)果：計(jì)算完成之后，點(diǎn)擊“Solve/Run”菜單中的“PostFEKO”，啟動(dòng)后處理模塊PostFEKO顯示結(jié)果。在PostFEKO中，啟動(dòng)之后默認(rèn)顯示是3D視圖方式，點(diǎn)擊“Far Field”按鈕選擇“ff3D”顯示3D輻射方向圖，在右側(cè)面板中，勾選dB。顯示2D結(jié)果：點(diǎn)擊“Home”菜單中的“Cartesian”，進(jìn)入直角坐標(biāo)系，點(diǎn)擊“Far field”按鈕選擇“ffXOZ”，在右側(cè)面板中，勾選dB。不要關(guān)閉PostFEKO，點(diǎn)擊保存。3.11：天線陣列輻射計(jì)算：在CadFEKO中，把“antarray_with_radome.cfx”另存為“antarray_only.cfx”，在左側(cè)樹型瀏覽器中，進(jìn)入“Model-Geometry”，選中“radome”，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇“delete”。只保留了“dipole”