圆波导圆极化天线
一、模型描述
1.1模型描述：
图1：波导圆极化天线-全模型示意图（方波导）
1.2计算方法描述：
采用矩量法-MoM
1.3计算参数：
计算该类天线的左旋、右旋辐射方向图。
二、主要流程：
启动CadFEKO，新建一个工程：square_waveguide_LHC.cfx，在以下的各个操作过程中，可以即时保存做过的任何修正。
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millimetres(mm)；
图2：长度单位设置为mm
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=2.8e9
长度缩放系数：sf =0.001
工作波长：lam = c0/freq/sf
波导宽度：wg_a=70
波导长度：wg_h=100
图3：变量定义
2.3：模型建立：
方波导天线模型建立：点击菜单“Construct”，选择“Cuboid”，弹出“Create Cuboid”对话框：
在“Geometry”标签：
Base corner: (U: -wg_a/2; V: -wg_a/2; N: 0.0)
Width(W)：wg_a
Depth(D)：wg_a
Height(H)：wg_h
Label：square_wg
点击“Create”。
图4：定义方波导天线
在3D视图中，选中新建模型square_wg的顶部面元（z=wg_h的面），点击鼠标右键，选择“Del”，删除该面元;
图5：删除顶部面元
在3D视图区域，进入面选模式，选中新建喇叭天线“square_wg”的最底部面元（z=0面元），点击鼠标右键，选择“Properties”，弹出“Face properties”对话框：
进入“Meshing”标签：
勾选：Local mesh size
Mesh size: lam/13
点击“OK”按钮。
图6：定义波导端口
2.4：设定波导端口：
在3D视图区域，把模型移动和缩放到适合的角度，点击鼠标左键自动切换到面选模式，选中新建方波导天线底部面元（z=0面元），点击鼠标右键，选择“Create port->Waveguide port”，弹出“Create waveguide port”对话框：
图7：定义波导端口
勾选“Propagation direction opposite to normal”，目的是要使得该面添加的波导信号是向里传播的，即：红色箭头朝里。
Label: Port1
点击“Create”
图8：定义波导端口
2.5：电参数设置：
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 excitation”，弹出“Add waveguide excitation”对话框：
选择：Specify modes manually：
点击Add
按照下述列表中的值进行设置
|
No |
Type |
m |
n |
Magnitude |
Phase |
|
1 |
TE |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
2 |
TE |
0 |
1 |
1 |
90 |
Label：WaveguideExcitation1
点击“Create”。
图9：定义端口激励
求解设置：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：
点击“3D Pattern”按钮；
修改theta 的Increment：2
Phi的Increment：5.0
Label：ff3D
点击“Add”。
图10：远场方向图求解设置-3D Pattern
点击“Vertical cut (UN plane)”按钮;
设置theta 的Increment为：2
Phi的Increment：0
Label：ffXOZ
点击“Create”。
图11：远场方向图求解设置-Vertical cut (UN plane)
点击“Vertical cut (VN plane)”按钮;
设置theta 的Increment为：2
Phi的Increment：0.0
Label：ffYOZ
点击“Create”。
图12：远场方向图求解设置-Vertical cut (VN plane)
2.6：网格划分：
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
三角形单元尺寸：Triangles edge length: lam/8
点击：Mesh 生成网格。
图13：定义网格划分
2.7：提交计算：
计算方法采用默认的矩量法“MoM”。
进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。可以选择并行模式（有指导老师演示如何设置并行或查看相应的手册说明-如：“FEKO软件安装中文手册”）。
2.8：后处理显示结果：
计算完成之后，点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”或快捷键“Alt+3”，启动后处理模块PostFEKO显示结果。
显示3D结果：
在“Home”菜单中，点击“Far field->ff3D”，在右侧控制面板中:
勾选：dB；
勾选：RHC
进入“Mesh”菜单，点击“Mesh Opacity”下拉菜单，选择 “40%”；
这时，得到的3D显示效果如图所示：
图14:3D辐射方向图显示-右旋圆极化
在右侧控制面板中:
勾选：dB；
勾选：LHC
这时，得到的3D显示效果如图所示：
图15:3D辐射方向图显示-左旋圆极化
显示2D结果：
切换到“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，点击“Far field->ffXOZ”，会在直角坐标系中直接显示phi=0度极化平面上的2D增益方向图，在右侧控制面板的Traces区域，自动生成ffXOZ，选中Trace：ffXOZ，在控制面板中进行设置：
可以看到并修改为：
勾选：LHC
勾选：dB
图16：XOZ平面辐射方向图-左旋圆极化
在右侧控制面板的Traces区域，选中ffXOZ，点击快捷键“Ctrl+K”复制成ffXOZ_1，选中ffXOZ_1，在右侧控制面板中，修改设置为：
勾选：RHC
勾选：dB
图17：XOZ平面辐射方向图-右旋圆极化
在“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph2”，点击“Far field->ffYOZ”，会在直角坐标系中直接显示phi=90度极化平面上的2D增益方向图，在右侧控制面板的Traces区域，自动生成ffYOZ，选中Trace：ffYOZ，在控制面板中进行设置：
可以看到并修改为：
勾选：LHC
勾选：dB
图16：YOZ平面辐射方向图-左旋圆极化
在右侧控制面板的Traces区域，选中ffYOZ，点击鼠标右键，选择“Duplicate trace”复制成ffYOZ_1，选中ffYOZ_1，在右侧控制面板中，修改设置为：
勾选：RHC
勾选：dB
图17：YOZ平面辐射方向图-右旋圆极化
进入“Home”菜单，点击“Save project”，保存计算结果文件为：“square_waveguide_LHC.pfs”，关闭Postfeko。
2.9：方波导右旋圆极化-设置修改：
切回到CadFEKO中，点击起始菜单的“Save as”按钮，另存为“square_waveguide_RHC.cfx”。
2.9.1 激励源设置：
在左侧树型浏览器，切换到“Configuration”，展开“Global->Sources”节点，双击已经建立的“WaveguideExcitation1”，弹出“Modify waveguide excitation”对话框：
按照下述列表中的值进行设置
|
No |
Type |
m |
n |
Magnitude |
Phase |
|
1 |
TE |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
2 |
TE |
0 |
1 |
1 |
-90 |
Label：WaveguideExcitation1
点击“OK”。
图18：修改激励设置-右旋圆极化
2.9.2提交计算：
点击菜单“Solve/Run”中“FEKO Solver”或快捷键“Alt+4”，提交计算。
3.0：方波导右旋圆极化-结果显示：
计算完成之后，点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”或快捷键“Alt+3”，启动后处理模块PostFEKO显示结果。
显示3D结果：
在“Home”菜单中，点击“Far field->ff3D”，在右侧控制面板中:
勾选：dB；
勾选：RHC
进入“Mesh”菜单，点击“Mesh Opacity”下拉菜单，选择 “40%”；
这时，得到的3D显示效果如图所示：
图19:3D辐射方向图显示-右旋圆极化
在右侧控制面板中:
勾选：dB；
勾选：LHC；
这时，得到的3D显示效果如图所示：
图20:3D辐射方向图显示-左旋圆极化
显示2D结果：
切换到“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，点击“Far field->ffXOZ”，会在直角坐标系中直接显示phi=0度极化平面上的2D增益方向图，在右侧控制面板的Traces区域，自动生成ffXOZ，选中Trace：ffXOZ，在控制面板中进行设置：
可以看到并修改为：
勾选：LHC
勾选：dB
图21：XOZ平面辐射方向图-左旋圆极化
在右侧控制面板的Traces区域，选中ffXOZ，点击快捷键“Ctrl+K”复制成ffXOZ_1，选中ffXOZ_1，在右侧控制面板中，修改设置为：
勾选：RHC
勾选：dB
图22：XOZ平面辐射方向图-右旋圆极化
进入“Home”菜单，点击“Save project”，保存计算结果文件为：“square_waveguide_RHC.pfs”，关闭Postfeko。