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