FEKO應用2_圓波導圓極化天線

1、FEKO應用2：天線系列內(nèi)容：圓波導圓極化天線一、模型描述1.1模型描述：圖1：波導圓極化天線-全模型示意圖1.2計算方法描述：采用矩量法-MLFMM1.3計算參數(shù)：圓波導主模圓極化-TE11模式12.5GHz高次模圓極化-TE21模式 15GHz計算該類天線的圓極化輻射方向圖。二、主要流程：啟動CadFEKO，新建一個工程：Circular_waveguide_TE11_LHC.cfx，在以下的各個操作過程中，可以即時保存做過的任何修正。2.1：定義變量：在CadFEKO中左側的樹型瀏覽器中雙擊“Variables”節(jié)點，依次定義如下變量：工作頻率：freq=12.5e9工作波長：lam =

2、 c0/freq波導波長：lam_w=0.0293圓波導半徑：wg_r=0.51*lam圓波導高度：wg_L=2*lam_w開口圓喇叭開口半徑：horn_r=lam開口圓喇叭底部半徑：horn_r0=0.65*lam開口圓喇叭高度：horn_L=3.05*lam圖2：變量定義2.2：模型建立：圓波導天線模型建立：點擊菜單“Construct”，選擇“Cylinder”，彈出“Create Cylinder”對話框：在“Geometry”標簽：Base centre (B): (U: 0.0; V: 0.0; N: -wg_L-horn_L)Radius (R)：wg_rHeight(H)：wg

3、_LLabel：waveguide點擊“Create”;點擊“F5”快捷鍵，在3D視圖中適中顯示模型。圖3：定義圓波導天線波導部分點擊菜單“Construct”，選擇“Cone”，彈出“Create Cone”對話框：在“Geometry”標簽：Base centre (B): (U: 0.0; V: 0.0; N: - horn_L)Base Radius (Rb)：horn_r0Height(H)：horn_LTop radius (Rt): horn_rLabel：flare點擊“Create”;圖4：定義圓波導天線波導部分在左側樹型瀏覽器中，展開“Model-Geometry”節(jié)點，同

4、時選中新建的模型“waveguide”和“flare”，點擊鼠標右鍵“Apply-Union”（或直接點擊鍵盤的U鍵），把新生成的模型更名為“horn”；在左側樹型瀏覽器中，選中模型“horn”，點擊鼠標右鍵，選擇“Apply-Simplify”，彈出“Simplify geometry”對話框，采用默認設置，進行模型冗余處理，（會刪除模型waveguide和flare中間的公共面-因為該面的前向和后向區(qū)域材料相同，且該面的屬性也與前后向區(qū)域材料相同）；在3D視圖中，選中新建模型horn的頂部面元（z=0的面），點擊鼠標右鍵，選擇“Del”，刪除該面元;圖5：刪除頂部面元在3D視圖區(qū)域，進入面

5、選模式（光標定在模型的某一面上，依次點擊鼠標左鍵，可以在體選、面選上自動切換），選中新建喇叭天線“horn”的最底部面元（z=-(wg_h+horn_L)的面元），點擊鼠標右鍵，選擇“Properties”，彈出“Face properties”對話框：進入“Meshing”標簽：勾選：Local mesh sizeMesh size: lam/15點擊“OK”按鈕。圖6：定義波導端口網(wǎng)格2.3：設定波導端口：在3D視圖區(qū)域，把模型移動和縮放到適合的角度，點擊鼠標左鍵自動切換到面選模式，選中新建圓波導天線底部面元（z=-(wg_h+horn_L)的面元），點擊鼠標右鍵，選擇“Create po

6、rt-Waveguide port”，彈出“Create waveguide port”對話框：圖7：定義波導端口不勾選“Propagation direction opposite to normal”，目的是要使得該面添加的波導信號是向里傳播的，即：紅色箭頭朝里。Label: Port1點擊“Create” 圖8：定義波導端口2.4：電參數(shù)設置：在左側樹型瀏覽器中，由“Construct”切換到“Configuration”：工作頻率設置：展開“Global”，雙擊“Frequency”，彈出“Solution frequency”對話框：選擇：Single frequency;Frequ

7、ency (Hz): freq點擊OK激勵設置：在“Global”中，選中“Sources”點擊鼠標右鍵選擇“Waveguide excitation”，彈出“Add waveguide excitation”對話框：選擇：Excite fundamental mode onlyFundamental mode:Magnitude: 1.0Phase: 0Rotation: 0點擊AddLabel：WaveguideExcitation1圖9：定義端口激勵Fundamental mode:Magnitude: 1.0Phase: 90Rotation: 90點擊AddLabel：Wavegui

8、deExcitation2點擊“Create”。圖10：定義端口激勵求解設置：在“Configuration specific”中，選中“Requests”點擊鼠標右鍵選擇“Far fields”，彈出“Request far fields”對話框：點擊“3D Pattern”按鈕；修改theta 的Increment：2Phi的Increment：5.0Label：ff3D點擊“Create”。圖11：遠場方向圖求解設置-3D Pattern2.5：網(wǎng)格劃分：點擊菜單“Mesh-Create mesh”彈出“Create mesh”對話框，設置如下：網(wǎng)格剖分方法Mesh size : Cus

9、tom三角形單元尺寸：Triangles edge length: lam/8點擊：Mesh 生成網(wǎng)格。圖12：定義網(wǎng)格劃分2.6：設置計算方法點擊菜單“Solve/Run”中的“Solver Settings”，彈出“Solver Settings”對話框，進入“MLFMM/ACA”標簽：勾選：Solve model with the multilevel fast multipole method (MLFMM)點擊“OK”圖13：設置計算方法為MLFMM2.7：提交計算：進入菜單“Solve/Run”，點擊“FEKO Solver”，提交計算?？梢赃x擇并行模式（有指導老師演示如何設置并行

10、或查看相應的手冊說明-如：“FEKO軟件安裝中文手冊”）。2.8：后處理顯示結果：計算完成之后，點擊“Solve/Run”菜單中的“PostFEKO”或快捷鍵“Alt+3”，啟動后處理模塊PostFEKO顯示結果。顯示2D結果：在“Home”菜單，點擊“Cartesian”，進入直角坐標系“Cartesian Graph1”，點擊“Far field-ff3D”，會在直角坐標系中直接顯示phi=0度極化平面上的2D增益方向圖，在右側控制面板的Traces區(qū)域，自動生成ff3D，選中Trace：ff3D，在控制面板中進行設置：可以看到并修改為：Independent axis(Horizonta

11、l): Theta(wrapped)Fixed-Phi: 0 deg(wrapped)勾選：LHC勾選：dB 圖14：XOZ平面輻射方向圖-左旋圓極化在右側控制面板的Traces區(qū)域，選中ff3D，點擊快捷鍵“Ctrl+K”復制成ff3D_1，選中ff3D_1，在右側控制面板中，修改設置為：勾選：RHC勾選：dB 圖15：XOZ平面輻射方向圖-右旋圓極化在“Home”菜單，點擊“Cartesian”，進入直角坐標系“Cartesian Graph2”，點擊“Far field-ff3D”，在右側控制面板的Traces區(qū)域，自動生成ff3D，選中Trace：ff3D，在控制面板中進行設置：可以看

12、到并修改為：Independent axis(Horizontal): Theta(wrapped)Fixed-Phi: 90 deg(wrapped)勾選：LHC勾選：dB 圖16：YOZ平面輻射方向圖-左旋圓極化在右側控制面板的Traces區(qū)域，選中ff3D，點擊鼠標右鍵，選擇“Duplicate trace”復制成ff3D_1，選中ff3D_1，在右側控制面板中，修改設置為：勾選：RHC勾選：dB 圖17：YOZ平面輻射方向圖-右旋圓極化顯示該波導結構的模式：在“Home”菜單，點擊“Out file”中的“Circular_waveguide_TE11_LHC.out”文件，直接打開該

13、文件，拉動右側的滑動條，顯示如下內(nèi)容：圖18：模式分布進入“Home”菜單，點擊“Save project”，保存計算結果文件為：“Circular_waveguide_TE11_LHC.pfs”，關閉Postfeko。2.9：高次模圓極化-修改設置：在CadFEKO中，始菜單的“Save as”按鈕，把工程“Circular_waveguide_TE11_LHC.cfx”另存為“Circular_waveguide_TE21_LHC.cfx”。2.9.1：修改激勵設置在左側樹型瀏覽器，切換到“Configuration”，展開“Global-Sources”節(jié)點，刪除“WaveguideEx

14、citation2”，雙擊已經(jīng)建立的“WaveguideExcitation1”，彈出“Modify waveguide excitation”對話框：選擇：Specify modes manually按照下述列表中的值進行設置NoTypemnMagnitudePhaseRotation1TE211002TE2119045Label：WaveguideExcitation1點擊“OK”。圖19：修正激勵設置2.10:提交計算進入菜單“Solve/Run”，點擊“FEKO Solver”，提交計算。2.11：后處理顯示結果：計算完成之后，點擊“Solve/Run”菜單中的“PostFEKO”或快捷鍵“Alt+3”，啟動后處理模塊PostFEKO顯示結果。顯示2D結果：在“Home”菜單，點擊“Cartesian”，進入直角坐標系“Cartesian Graph1”，點擊“Far field-ff3D”，會在直角坐標系中直接顯示phi=0度極化平面上的2D增益方向圖，在右側控制面板的Traces區(qū)域，自動生成ff3D，選中Trace：ff3D，在控制面板中進行設置：可以看到并修改為：Independent axis(Horizontal): Theta(wrapped)Fixed-Phi