FEKO应用5_喇叭天线及阵列仿真
FEKO应用5：矩形喇叭天线仿真
内容：矩形喇叭天线及其阵列仿真
一、模型描述
天线模型描述：
天线形式为：矩形喇叭天线
馈电方式是：波导端口+波导激励
图1 喇叭阵列天线
计算项目：
计算天线单元的辐射和空间辐射场强，采用MoM求解器。
计算天线阵列（3x3）的辐射，采用MoM的DGFM技术
二、主要流程：
启动CadFEKO，新建一个工程：horn.cfx，在以下的各个操作过程中，可以即时保存做个的任何修正。
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cm；
图2设置模型单位
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=1.645e9
工作波长：lam=c0/freq/0.01
波导截面长边尺寸：wa=12.96
波导截面窄边尺寸：wb=4.86
波导高度：wl=30.2
开口喇叭长边尺寸：ha=55
开口喇叭窄边尺寸：hb=42.80
开口喇叭长度：hl=46
2.3：模型建立：
天线模型建立：点击菜单“Construct”，选择“cuboid”，弹出“Create Cuboid”对话框：
图3建立波导模型
Definition methods: Base corner, width, depth，height ***采用默认设置Base centre (C)：U: -wa/2, V: -wb/2, N: -wl
Width(W) : wa
Depth(D): wb
Height (H): wl
Label: waveguide_section
点击“Create”按钮
点击菜单“Construct”，选择“Flare”，弹出“Create Flare”对话框：Definition methods: Base centre, width, depth, height, top width,top*** Base centre(C): U: 0.0, V:0.0, N:0.0
Bottom width(Wb): wa
Bottom depth(Db): wb
Height (H): hl
Top width (Wt): ha
Top depth (Dt): hb
Label: horn
点击“Create”
图4 定义喇叭模型
在左侧树型浏览器的“Model -> Geometry”中，同时选中新建立的模型，点击鼠标邮件，选择“Apply -> Union”，把生成的模型更名为“horn”;
选中模型horn，点击鼠标右键，选择“Apply -> Simplify”，对模型进行冗余面的处理；
在3D视图中，选中模型的喇叭天线顶部的面，点击鼠标右键选择“delete”，形成开口。
2.4：天线端口设置：
在左侧树型浏览器的“Model->Geometry”中选择“horn”，在其“details”树浏览器中展开“Faces”节点，选择喇叭底部的面“Face??”，点击鼠标右键选择“Create port->Waveguide port”，在弹出的对话框“Create waveguide port”中，采用默认设置，Label为Port1，点击“Create”。
2.5：电参数与求解设置：
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 Source”，弹出“Add waveguide source”对话框，采用默认设置，点击“Create”。
图5 定义波导激励
辐射远场设置：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：
图6定义3D方向图
点击“3D pattern”，修正步长“Increment”中Theta的值为1，Label：ff3D，点击Add；
点击“Vertical cut (UN plane)”按钮，修正步长“Increment”中Theta的值为1，label：
ffXOZ，点击“Create”。
图7定义XOZ平面方向图
辐射近场设置：在“Configuration specific”中，选中“Requests”点击鼠标右键选择“Near fields”，弹出“Request near fields”对话框：
Start：（U: -27.5，V:-21.4, N: 46.1）
End: (U: 27.5, V: 21.4, N: 46.1)
Increment: U: lam/10, V: lam/10
Label: nf_z0
点击“Add”
图8定义口面近场
Start：（U: -3*lam，V:0.0, N: 0.0）
End: (U: 3*lam, V:0.0, N: 60*lam)
Increment: U: lam/10, V:0.0, N:lam/8
Label: nf_xoz
点击“Create”
图9定义近场
2.6：网格划分：
在3D视图中，喇叭天线的馈电端口面，点击鼠标右键，选择“Properties”，在弹出的“Face properties”对话框中，进入“Face properties”对话框：
勾选：Local mesh size
设置Mesh size: lam/13;
点击“ok”；
图10定义端口局部网格
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
三角形面元长度：Triangle edge length: lam/3.5
点击：Mesh 生成网格。
图11划分模型网格
进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。
2.7：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。
在PostFEKO中，启动之后默认显示是3D视图方式，点击“Far Field”按钮选择“ff3D”显示3D辐射方向图，在右侧面板中，勾选dB。
图12天线3D方向图
在“Home”菜单中，点击“3D View->standardconfiguration1”，生成一个新的3D视图显示，点击“Near Field”中的“nf_xoz”，在右侧面板中勾选“dB”；
点击菜单“Results”，选择“Show contours”。
图13天线辐射近场
在“Home”菜单中，点击“Cartesian”，生成一个新的直角坐标系显示，点击“Source data”中的“waveguide_excitation1”，在右侧面板中，确认quantity是“Reflection coefficient”，勾
选“dB”，即可显示该天线的端口S11.
图14天线端口反射系数
在右侧面板中，不勾选dB，把Quantity修改为SWR，显示驻波比：
图15天线端口驻波
关闭PostFEKO，点击保存。
2.8：采用MoM+DGFM技术计算3x3阵列天线的辐射特性：
在CadFEKO中，把“horn_ant.cfx”另存为“horn_ant_array.cfx”。
删除已经定义的近场设置：nf_z0和nf_XOZ;
定义阵列排布：
点击“Construct”菜单，选择“Planes/arrays”中的“Linear/Planar array”，弹出“”对话框：
U dimension: Number of Elements: 3; Offset along X axis: Lam*4
V dimension: Number of Elements: 3; Offset along X axis: Lam*3
点击“Create”；
图16定义周期阵列
进入“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”提交计算。计算完成之后，点击“Alt+3”或“PostFEKO”，启动后处理PostFEKO；
在“Home”菜单中，点击“Far field”中的ff3D，在右侧面板中勾选dB。结果如下图所
示。
图17周期阵列方向图