FEKO 5.4电磁场分析技术与实例详解 - 万水书苑-出版资源网
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(2) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 175. （2）剖分。折线 dipole 的剖分情况如图 7-5 所示，球的剖分如图 7-6 所示。把球 1 的特 性设为 muscle，把球 2 的特性设为 air，如图 7-7 和图 7-8 所示。. 图 7-5. 图 7-7. 折线剖分. 图 7-6. 球 1 的特性设置. 图 7-8. 球剖分. 球 2 的特性设置. （3）在 CADFEKO 中运行 POSTFEKO，然后再在 POSTFEKO 中运行 EDITFEKO，在 EDITFEKO 中定义介质参数和馈源。 ** Import model IN 8 31 "zhuanzhu7-1.cfm" ** End of geometry EG 1 0 0. 0. ** Set the material parameters DI: muscle : : : : : #epsr : 1 : : : #tand : 1000 DI air 1 1. 介质参数设置如图 7-9 和图 7-10 所示。. 图 7-9. 球 1 的参数. ** Set frequency FR 1. 图 7-10. #freq. 球 2 的参数.
(3) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 176. ** Set source A1: 0 : dipole.feed : : : : 1 : 0 PW 1 0 1 ** Solution control FE 3 1 1 0.16/30. 31. 0. 0. 0. 激励源和近场计算点设置如图 7-11 和图 7-12 所示。. 图 7-11. 激励设置. 图 7-12. 近场计算点设置. ** End of file EN. （4）观察计算结果。电场随位置 z 的变化曲线如图 7-13 所示。. 图 7-13. 电场随位置 z 的变化曲线. -0.08.
(4) 第7章. 7.2. FEKO 求解天线问题实例. 177. 例 2 地面上的介质谐振天线. 本例计算在有限地平面上的介质谐振天线的输入阻抗和辐射方向图，如图 7-14 和图 7-15 所示。天线单元和馈电部分用 FEM 求解，而地平面和无限辐射空间用 MOM 法求解。FEM 法 包含一层空气区域，这可以减少 MOM/FEM 交界面处三角形单元的数量。. 图 7-14. 图 7-15. 地面上的介质谐振天线切面图. 地面上的介质谐振天线馈电点切面图. （1）定义参数。参数值如图 7-16 所示。. 图 7-16. 输入参数.
(5) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 178. （2）定义馈电点和媒质参数，如图 7-17、图 7-18 和图 7-19 所示。. 图 7-17. 图 7-18. 空气的参数. 定义馈电点和媒质参数. 图 7-19. 介质参数. （3）建立几何模型。首先定义两个球，尺寸如图 7-20 和图 7-21 所示。经布尔运算，定 义它们的媒质参数。. 图 7-20. 球 1 的尺寸. 图 7-21. 球 2 的尺寸. 然后定义馈电圆柱。馈电圆柱的尺寸如图 7-22、图 7-23、图 7-24 所示。模型的树形结构 如图 7-25 所示。.
(6) 第7章. 图 7-22. 图 7-24. FEKO 求解天线问题实例. 内馈电圆柱. 图 7-23. 馈电点. 图 7-25. 最后定义圆地面，尺寸如图 7-26 所示。. 图 7-26. 定义圆地面. 179. 外馈电圆柱. 模型结构.
(7) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 180. （4）剖分模型。剖分后的模型如图 7-27 所示。. 图 7-27. 剖分模型. （5）在 CADFEKO 中运行 POSTFEKO，然后在 POSTFEKO 中运行 EDITFEKO，在 EDITFEKO 中定义介质参数和馈源。 ** Work in mm SF: 1 : : : : : 0.001 ** Import model IN 8 31 "zhuanzhu7-2.cfm" ** FEM parameters FP: 0 : 2 ** End of geometry EG: 1 : 0 : 0 : : 0 : : : : : : : :0 ** Set medium properties, coatings and skin effects DI: dome : : : : : 9.5 : 1 : : 0 : 0 : 1000 DI: air : : : : : 1 : 1 : : 0 : 0 : 1000. Dome 区域的参数设置如图 7-28 所示。. 图 7-28. dome 区域参数设置.
(8) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 181. Air 区域的参数设置如图 7-29 所示。. 图 7-29. Air 区域参数设置. ** Set frequency FR: : 2 : : : : 3e+09 : : 6e+09 ** Sources AF: 0 : : : : : 1 : 0 : 0 : 6.5 : -1 ** FEMCurrentSource1 : : : : : : : : 0 : 6.5 : -0.5. 激励源施加方式如图 7-30 所示。. 图 7-30. 激励源施加方式. ** Total source power ** use defaults ** Requested output DA: : : : 0 OS: 0 ** Currents1 ** End of file EN. （6）观察计算结果。在 3.621GHz 时的辐射方向图（XZ 平面，用 dB 表示）如图 7-31 所示。.
(9) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 182. 图 7-31. 7.3. 辐射方向图. 例 3 使用理想接收天线模型进行天线耦合计算. 本例计算电大金属板前螺旋天线和八木天线之间的耦合问题。金属板用 UTD 建模。螺旋 天线为一理想接收天线。只有当用天线的远场数据时，才能用理想接收天线的公式。本例包括 三个模型： 用来创造理想接收天线远场特性的 antenna_coupling_helix_antenna 模型。 当 使 用理 想接 收螺 旋天 线近 似公 式时 ，八 木 天线和 螺 旋天 线之 间的 耦合 模 型 antenna_coupling_receiving_antenna。 参考使用两个天线全模型的计算结果：antenna_coupling_full。 （1）建模。参数设置如图 7-32 所示。. 图 7-32. 参数设置. 首先定义两个点，如图 7-33 所示。 然后定义 UTD 面，如图 7-34 所示。 最后定义八木天线，尺寸如图 7-35 至图 7-39 所示。.
(10) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 图 7-33. 图 7-34. 图 7-36. 图 7-38. 定义 UTD 面. yagi_director 尺寸. yagi_director_2 尺寸. 183. 定义两个点. 图 7-35. 图 7-37. 图 7-39. yagi_dipole 尺寸. yagi_director_1 尺寸. yagi_reflector 尺寸.
(11) 184. FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 几何建模树形图如图 7-40 所示。. 图 7-40. 几何建模树形图. （2）剖分和端口设置，如图 7-41 和图 7-42 所示。. 图 7-41. 图 7-42. 剖分情况. 激励端口设置. （3）求解设置。求解设置的树形图如图 7-43 所示。其中频率设置、地面媒质、载荷类型、 激励源功率、激励电压、理想天线设置如图 7-44 至图 7-49 所示。. 图 7-43. 求解设置的树形图.
(12) 第7章. 图 7-44. 频率设置. 图 7-46. 载荷类型. 图 7-48. 激励电压设置. FEKO 求解天线问题实例. 185. 图 7-45. 图 7-47. 地面媒质设置. 激励源功率设置. 图 7-49. 理想天线设置. （4）在 CADFEKO 中运行 POSTFEKO，然后在 POSTFEKO 中运行 EDITFEKO，在 EDITFEKO 中定义介质参数和馈源，如图 7-50 至图 7-52 所示。 ** Import model IN 8 31 "zhuanzhu7-3.cfm".
(13) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 186. ** UTD parameters UT: 1: 3 : 0 : 0 : 7 : 0 ** End of geometry EG: 1 : 0 : 0 : : 0 : : : : : : : :1 ** Set frequency FR: : : : : : 1.645e+09 ** Sources A2: 0 : Yagi.Wire708.Yagi_port : 0 : 1 : : 1 : 0 ** VoltageSource1. 图 7-50. 激励源形式. 图 7-51. 激励源功率. ** Total source power PW: 1 : 0 : : : : 100 : :. ** Requested output DA: : : : 0 ** !!print_error "The file 'antenna_coupling_helix_antenna.ffe' could no longer be found. It was originally loaded from 'C:/FEKO/examples/cad_input/antenna_ coupling_helix_antenna.ffe'." ** !!exit ** Receiving antenna RA 1 1 37 73 -0.75 0.75 1.5 0 -45 0 "antenna_coupling_helix_antenna.ffe".
(14) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 图 7-52. 187. 理想接收天线形式. **ReceivingAntenna1 ** End of file EN. （5）观察计算结果。理想接收天线接收到的功率和相位如图 7-53 所示。. 图 7-53. 理想接收天线接收到的功率和相位. 7.4. 例 4 喇叭天线. （1）建立模型。首先是参数设置，如图 7-54 所示。 建立馈电线段，如图 7-55 和图 7-56 所示。. 图 7-54. 参数设置. 图 7-55. 建立馈电线段.
(15) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 188. 建立矩形波导段，如图 7-57 和图 7-58 所示。. 图 7-56. 馈电线段几何显示. 图 7-57. 建立矩形波导. 最后建立喇叭口段，如图 7-59 和图 7-60 所示。. 图 7-58. 矩形波导几何显示. 图 7-59. 建立喇叭口段. 切割成如图 7-61 所示的形状。. 图 7-60. 喇叭口段几何显示. 图 7-61. （2）剖分和激励。剖分的树形图如图 7-62 和图 7-63 所示。. 切割后的形状.
(16) 第7章. 图 7-62. FEKO 求解天线问题实例. 几何模型树形图. 189. 图 7-63. 剖分单元树形图. （3）在 CADFEKO 中运行 POSTFEKO，然后在 POSTFEKO 中运行 EDITFEKO，在 EDITFEKO 中定义介质参数和馈源，如图 7-64 至图 7-72 所示。 ** Import model #frenquency=1.645e9 ** 只输入三角形单元 IN 8 2 "zhuanzhu7-4.cfm". 图 7-64. 只读入三角形单元. 图 7-65. ** 关于 y=0 面是磁对称。 SY 1 0 3 0. 图 7-66. 磁对称后几何显示. 定义磁对称.
(17) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 190. **只输入“HornAntenna.Line1”段，不包括馈电段。 IN 8 1 "zhuanzhu7-4.cfm" HornAntenna.Line1. 图 7-67. 只输入“HornAntenna.Line1”段. ** 关于 z=0 面是电对称。 SY 1 0 0 2. 图 7-68. 定义电对称. 图 7-69. 图 7-70. 电对称后内部显示. **只输入“HornAntenna.Feed1”馈电段. 电对称后几何显示.
(18) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 191. IN 8 1 "zhuanzhu7-4.cfm" HornAntenna.Feed1 ** End of geometry EG: 1 : 0 : 0 : : 0 :1e-05 : : : : : : :1 FR: 1 : : : : : #frenquency **设置激励源。 A1: 0 : HornAntenna.Feed1 : : : : 1 : 0 FF FF. 1 1. 1 360 0 360 1 0. 图 7-71. 90 0. -90 0. 0 1. 定义远场. 1 0. 图 7-72. 定义远场. （4）观察计算结果。远场电场计算结果如图 7-73 和图 7-74 所示。. 图 7-73. 远场计算结果.
(19) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 192. 图 7-74. 7.5. 远场计算结果. 例 5 微带线馈电的圆贴片天线. 本例计算圆形贴片天线的辐射。介质层参数用 GF 卡设置，用 AE 卡定义两点之间连线的 激励，该激励线必须扩展到对称面的两边。 （1）建立模型。首先输入参数，如图 7-75 所示。再定义两个馈电点，如图 7-76 所示。. 图 7-75. 输入参数. 图 7-76. 定义两个馈电点. 然后定义馈电平面 Line，如图 7-77 所示。 定义一线段 Line1，如图 7-78 所示。由该线段旋转成贴片天线面 Patch，如图 7-79 所示。 几何建模树形图如图 7-80 所示。.
(20) 第7章. 图 7-77. 图 7-79. FEKO 求解天线问题实例. 定义馈电平面 Line. 193. 图 7-78. 旋转成贴片天线面 Patch. 图 7-80. 定义线段 Line1. 几何建模树形结构. 建模后的剖分显示如图 7-81 和图 7-82 所示。. 图 7-81. CADFEKO 中的模型剖分. 图 7-82. POSTFEKO 中的模型显示. （2）在 POSTFEKO 中运行 EDITFEKO，在 EDITFEKO 中定义介质参数和馈源。.
(21) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 194 #d=1.59 #er=2.62 #ur=1. ** Import model IN 8 31 "zhuanzhu7-5.cfm" SY. 1. 3. 0. 0. 本卡定义 x=0 平面的磁对称，如图 7-83 所示。 SF 1 ** End of geometry EG 1 1. #sf 0. 0. 0. 用 GF 卡定义介质平面的作用，如图 7-84 所示。 GF. 10. 1. 0 2*#d. 图 7-83. 1 #er. 定义 x=0 平面磁对称. 1 #ur. 图 7-84. 定义介质面. AE: 0 : Feedpt : Feedpt2 : 3 : 1 : 1 : 0. 用 AE 卡定义两点之间的电压源，如图 7-85 和图 7-86 所示。. 图 7-85. 定义电压源激励. 图 7-86. 激励显示.
(22) 第7章 FR. 8. 0. FEKO 求解天线问题实例. 195. #frequency0.05e9. OS 0 ** Total source power ** End of file EN. （3）观察结果。电压源的数据如图 7-87 所示。. 图 7-87. 7.6. 电压源数据. 例 6 Yagi-Uda 天线. 本例计算水平极化的八木天线的辐射。天线由一个偶极子、一个反射器和三个导引器组 成。频率为 400MHz。天线在地面上 3m 处，地面影响由格林公式考虑。本例计算了不考虑地 面影响的结果。 （1）建立模型。本例是在 EDITFEKO 中建立的模型，读入数据如下： ** Set some parameters #freq = 400.0e6 #lambda = #c0 / #freq #h = 3 #d = 0.25*#lambda #lr = 0.477*#lambda #li = 0.451*#lambda #ld = 0.442*#lambda #rho = 0.0025*#lambda. ** ** ** ** ** ** ** **. Frequency Wave length Height of the antenna Distance between the elements Length of the reflector Length of the dipole Length of the directors The wire radius. ** Parameter of the ground #epsr = 10 ** Relative permittivity #mur = 1 ** Relative permeability #sigma = 1.0e-3 ** Conductivity ** Set segmentation parameters #segl = #lambda / 15 IP #rho ** Create half of the reflector DP A1 -#d DP A2 -#d. #segl. 0 #lr/2. #h #h.
(23) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 196 BL. A1. A2. ** Create half the dipole (without the feed segment) DP B1 0 0.4*#segl #h DP B2 0 #li/2 #h BL B1 B2 ** Create half of each of the 3 directors DP C1 #d 0 DP C2 #d #ld/2 BL C1 C2 DP D1 2*#d 0 DP D2 2*#d #ld/2 BL D1 D2 DP E1 3*#d 0 DP E2 3*#d #ld/2 BL E1 E2. #h #h #h #h #h #h. 至此建立的模型如图 7-88 所示。 ** Mirror around the plane y=0 (electric wall) SY 1 0 2 0. 此卡为镜像卡，镜像后的模型如图 7-89 所示。 ** Create the feed segment with the label 1 DP B3 0 -0.4*#segl #h LA 1 BL B3 B1. 图 7-88. 几何模型. 图 7-89. 定义馈电源段，定义后的模型如图 7-90 所示。. 图 7-90. 定义馈电源段后的模型. 对称后的模型.
(24) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 197. ** End of geometry EG 1 0 0 0 0 ** Set frequency and excitation (1 watt) FR 1 0 #freq A1 0 1 1 0 PW 1 1. 施加激励，如图 7-91 所示。. 图 7-91. 激励显示. ** Firstly calculate the horizontal and the vertical radiation patterns ** without the ground plane FF 1 1 181 0 90 0 0 2 FF 1 181 1 0 0 0 2 0. 定义远场参数，如图 7-92 和图 7-93 所示。. 图 7-92. 定义远场参数. 图 7-93. 定义远场参数. ** Repeat with a real ground (reflexion coefficient approximation) BO 1 #epsr #sigma #mur. 本卡定义考虑地面效应，与 GF 卡的作用一样，如图 7-94 所示。 ** Far field calculations now only ** Avoid calculating the far field FF 1 1 181 1 85 0 0 FF 1 360 1 1 -89.75 0 0.5. in upper hemisphere (z>0) exactly at the interface 2 0.
(25) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 198. 图 7-94. 定义地面影响. 定义远场参数，如图 7-95 和图 7-96 所示。. 图 7-95. 定义远场参数. 图 7-96. 定义远场参数. ** Repeat for real ground plane using the exact Sommerfeld formulation BO 0 GF 11 1 0 1 1 0 #epsr 1 #sigma. 去掉 BO 卡的作用，用 GF 卡定义地面的影响。如图 7-97 所示。整个模型如图 7-98 所示。. 图 7-97. GF 卡定义参数. 图 7-98. 整个模型图.
(26) 第7章 FF 1 FF 1 ** End EN. 1 181 1 360 1 1. FEKO 求解天线问题实例. 85 -89.75. 0 0. 0 0.5. 199 2 0. （2）计算结果分析。在 POSTFEKO 中导入新的文件名（方法如图 7-99 所示），运行 并计算。. 图 7-99. 导入新文件名. 不考虑地面影响的极化图如图 7-100 所示，考虑地面影响的极化图如图 7-101 所示。. 图 7-100 不考虑地面影响的极化图. 图 7-101 考虑地面影响的极化图. 不考虑地面影响的远场图如图 7-102 和图 7-103 所示，考虑地面影响的远场图如图 7-104 和图 7-105 所示。. 图 7-102 不考虑地面影响的 E 面图. 图 7-103 不考虑地面影响的 H 面图.
(27) 200. FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 图 7-104 考虑地面影响的 E 面图. 7.7. 图 7-105 考虑地面影响的 H 面图. 例 7 UHF 天线阵. 本例计算超高频天线阵的辐射。本例是在 EDITFEKO 中建立模型。 （1）定义参数，如下所示： ** UHF Antenna Array ** Parameters for the Problem (everything in millimetres) #freq = 102.1e6 ** Frequency (Hertz) #br = 2450 ** Width of the reflector #hr = 1700 ** Height of the reflector #xd = 737 ** Distance between the dipole and the reflector #yd = 784 ** sideways displacement of the dipole (referenced to the middle) #h = 690 ** Height (half of the length) of the dipole #xiver = 3000 ** Distance of the inner fields (in the direction of the mast) #xaver = 4000 ** Distance of the outer fields (in the direction of the mast) #zver = 3200 ** Height displacement of the individual fields #pha = 30 ** Phase (in degrees) in the first plane (bottom) #phb = 10 ** Phase in the second plane #phc =-60 ** Phase in the third plane #phd =-40 ** Phase in the fourth plane #phe =-40 ** Phase in the fifth plane #phf =-40 ** Phase in the sixth plane #phg = 50 ** Phase in the seventh plane #phh = 80 ** Phase in the eighth plane (top) ** Segmentation parameters #lambda = #c0 / #freq * 1000 #segl = #lambda / 15. （2）建立模型。 首先定义节点，如图 7-106 所示。. ** Wavelength in mm.
(28) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. ** Create a quarter of the reflector ** (without the wire that lie in the plane of symmetry) #dya = 325 #dyb = 625 #dyc = 925 #dyd = #br/2 ** 1225mm #dz = #hr /2 DP A 0 0 0 DP B 0 #dya 0 DP C 0 #dyb 0 DP D 0 #dyc 0 DP E 0 #dyd 0 DP F 0 0 #dz DP G 0 #dya #dz DP H 0 #dyb #dz DP I 0 #dyc #dz DP J 0 #dyd #dz DP M 0 0 -#dz IP 20 #segl. 定义 10 号线段，如图 7-107 所示。 LA BL BL BL BL BL. 10 F G H I J. G H I J E. 图 7-106 定义节点. 图 7-107 定义 10 号线段. 定义其他线段，如图 7-108 所示。 IP BL BL BL. 6 B H I. G C D. 201.
(29) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 202. ** Create a quarter of the dipole antenna. 定义节点 K，N，L，定义 1 号、10 号线段，如图 7-109 所示。 IP DP K #z = 0.7*#segl DP N DP L LA 1 BL K N LA 10 BL N L. 20 #xd. #yd. 0. #xd #xd. #yd #yd. #z #h. ** Mirror the whole geometry in the plane z=0. 图 7-108 定义其他线段. 图 7-109 定义 1、10 号线段. 做关于 z=0 的几何对称，如图 7-110 所示。几何模型如图 7-112 所示。 SY. 1. 0. 0. 1. 1. 把 10 号标签改为 11 号，如图 7-111 所示。 CB. 11. 10. 图 7-110 定义几何对称 ** Create the wires in the symmetry plane z=0 ** Reflector. 图 7-111 改变标签号.
(30) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 203. 定义反射器，如图 7-113 所示。 IP BL BL BL BL. 20 A B C D. B C D E. 图 7-112 对称后的几何显示. 图 7-113 定义反射器. 定义偶极子，如图 7-114 所示。 ** Dipole mount IP 20 BL A K ** Mirror the whole geometry in the plane y=0. 做关于 y=0 的几何对称，对称几何模型的标签号变为 12，如图 7-115 所示。. 图 7-114 定义偶极子. 图 7-115 做关于 y=0 的几何对称.
(31) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 204 SY. 1. 0. 1. 0. 2. 把 12 号标签改为 10 号标签。 CB. 12. 10. ** Create the wire in the symmetry plane y=0. 定义 y=0 处的线段，如图 7-116 所示。 IP BL BL. 20 M A. A F. ** Shift the previous antenna section up and forwards by half. 标签号从 0 到 10 的几何模型变换和旋转，如图 7-117 所示。变换后的几何模型如图 7-118 所示。. 图 7-116 定义 y=0 处的线段. 图 7-117 几何模型变换和旋转卡定义. 图 7-118 变换后的几何模型.
(32) 第7章 TG 0 #zver/2. 0. 10. 0. FEKO 求解天线问题实例. 205. 0. #xaver/2. ** Create the section above, and increase label by 10. 复制出另一个几何模型，复制模型的标签号增量为 10，如图 7-119 所示。 TG 1 1 10 10 #zver ** Create another section above, an increase label by another 10. 0. 标签号从 11 开始再次复制模型，复制模型的标签号增量仍为 10，如图 7-120 所示。 #dx = (#xiver-#xaver)/2 TG 1 11 20 10 #zver. 0. #dx. 图 7-119 复制模型. 图 7-120. 第 2 次复制模型. ** Create another section above, an increase label by another 10. 标签号从 21 开始再次复制模型，复制模型的标签号增量仍为 10，如图 7-121 所示。复制 后馈源的标签号分别为 1、11、21、31，模型的标签号为 10、20、30、40。 TG #zver. 1. 21. 30. 10. ** Rotate the four sections that have been generated by 45 degrees. 全部模型饶 z 轴旋转 45 度，如图 7-122 所示。 TG 0 0 40 0 0 45 ** Mirror the geometry, to create the total geometry. 模型做 z=0 的几何对称，标签增量为 40，如图 7-123 所示。 SY. 1. 0. 0. 1. 40. 0.
(33) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 206. 图 7-121. 第 3 次复制模型. 图 7-122 模型饶 z 轴旋转 45 度. 模型做 x=0 的磁对称，标签增量为 80，如图 7-124 所示。 SY. 1. 3. 0. 0. 80. 图 7-123 模型做 z=0 的几何对称. 图 7-124 模型做 x=0 的磁对称. 模型做 y=0 的磁对称，标签增量为 160，如图 7-125 和图 7-126 所示。 SY. 1. 0. 3. 0. 160.
(34) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 图 7-125 定义几何对称卡. 图 7-126 模型做 y=0 的磁对称. ** Scale the millimetres to metres SF 0.001 ** End of the geometry EG 1 0 0 0 0 ** Program control (save solution to a *.str file). 输出控制卡如图 7-127 所示。 PS 0 1 1 0 ** Frequency specification FR 1 0 #freq ** Excitation of the 32 dipoles ** First plane (bottom). 定义第一层的激励，如图 7-128 所示。. 图 7-127 输出控制卡. 图 7-128 定义第一层的激励. 207.
(35) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 208 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1. 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. 72 152 154 314 312 232 234 74 71 151 153 313 311 231 233 73. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. #pha #pha #pha #pha #pha #pha #pha #pha #pha+180 #pha+180 #pha+180 #pha+180 #pha+180 #pha+180 #pha+180 #pha+180. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. #phb #phb #phb #phb #phb #phb #phb #phb #phb+180 #phb+180 #phb+180 #phb+180 #phb+180 #phb+180 #phb+180 #phb+180. 1 1 1 1 1 1 1 1 1. #phc #phc #phc #phc #phc #phc #phc #phc #phc+180. ** Second Plane. 定义第二层的激励。 A1 1 62 A1 1 142 A1 1 144 A1 1 304 A1 1 302 A1 1 222 A1 1 224 A1 1 64 A1 1 61 A1 1 141 A1 1 143 A1 1 303 A1 1 301 A1 1 221 A1 1 223 A1 1 63 ** Third plane. 定义第三层的激励。 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1. 1 1 1 1 1 1 1 1 1. 52 132 134 294 292 212 214 54 51.
(36) 第7章 A1 1 131 A1 1 133 A1 1 293 A1 1 291 A1 1 211 A1 1 213 A1 1 53 ** Fourth plane. FEKO 求解天线问题实例. 1 1 1 1 1 1 1. #phc+180 #phc+180 #phc+180 #phc+180 #phc+180 #phc+180 #phc+180. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. #phd #phd #phd #phd #phd #phd #phd #phd #phd+180 #phd+180 #phd+180 #phd+180 #phd+180 #phd+180 #phd+180 #phd+180. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1. #phe #phe #phe #phe #phe #phe #phe #phe #phe+180 #phe+180 #phe+180 #phe+180 #phe+180 #phe+180 #phe+180 #phe+180. 1. #phf. 定义第四层的激励。 A1 1 42 A1 1 122 A1 1 124 A1 1 284 A1 1 282 A1 1 202 A1 1 204 A1 1 44 A1 1 41 A1 1 121 A1 1 123 A1 1 283 A1 1 281 A1 1 201 A1 1 203 A1 1 43 ** Fifth plane. 定义第五层的激励。 A1 1 1 A1 1 81 A1 1 83 A1 1 243 A1 1 241 A1 1 161 A1 1 163 A1 1 3 A1 1 2 A1 1 82 A1 1 84 A1 1 244 A1 1 242 A1 1 162 A1 1 164 A1 1 4 ** Sixth plane. 定义第六层的激励。 A1. 1. 11. 209.
(37) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 210 A1. 1. 91. 1. #phf. A1. 1. 93. 1. #phf. A1. 1. 253. 1. #phf. A1. 1. 251. 1. #phf. A1. 1. 171. 1. #phf. A1. 1. 173. 1. #phf. A1. 1. 13. 1. #phf. A1. 1. 12. 1. #phf+180. A1. 1. 92. 1. #phf+180. A1. 1. 94. 1. #phf+180. A1. 1. 254. 1. #phf+180. A1. 1. 252. 1. #phf+180. A1. 1. 172. 1. #phf+180. A1. 1. 174. 1. #phf+180. 1. #phf+180. A1 1 14 ** Seventh plane. 定义第七层的激励。 A1. 1. 21. 1. #phg. A1. 1. 101. 1. #phg. A1. 1. 103. 1. #phg. A1. 1. 263. 1. #phg. A1. 1. 261. 1. #phg. A1. 1. 181. 1. #phg. A1. 1. 183. 1. #phg. A1. 1. 23. 1. #phg. A1. 1. 22. 1. #phg+180. A1. 1. 102. 1. #phg+180. A1. 1. 104. 1. #phg+180. A1. 1. 264. 1. #phg+180. A1. 1. 262. 1. #phg+180. A1. 1. 182. 1. #phg+180. A1. 1. 184. 1. #phg+180. A1. 1. 24. 1. #phg+180. ** Eighth plane (top). 定义第八层的激励，如图 7-129 所示。 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1. 1 1 1 1 1 1 1 1 1. 31 111 113 273 271 191 193 33 32. 1 1 1 1 1 1 1 1 1. #phh #phh #phh #phh #phh #phh #phh #phh #phh+180.
(38) 第7章 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1. 1 1 1 1 1 1 1. 112 114 274 272 192 194 34. FEKO 求解天线问题实例. 1 1 1 1 1 1 1. 211. #phh+180 #phh+180 #phh+180 #phh+180 #phh+180 #phh+180 #phh+180. ** Calculate Radiation Patterns. 定义远场，如图 7-130 所示。 FF FF FF. 1 1 1. 1 361 0 721 1 0 721 1 0. 90 0 0. 0 0 45. ** High resolution in the vertical plane FF 1 201 1 0 90 0 FF 1 201 1 0 90 45. 1 0.5 0.5. 0.1 0.1. ** Determine the power in the far field (1/8 sphere) FF 3 180 18 0 0.5 1.25 1. 2.5. ** End EN. 图 7-129 定义激励. 图 7-130 定义远场. （3）计算，观察结果。= 90 水平方向的远场电场图如图 7-131 所示，= 0 垂直方向的 远场电场图如图 7-132 所示。.
(39) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 212. 图 7-131. 90 水平方向的远场电场. 7.8. 图 7-132. 0 垂直方向的远场电场. 例 8 埋入地面里的线天线. 本例计算一偶极子天线的辐射，该天线埋入地里一部分，如图 7-133 所示。. 自由空间. 线的半径. 无损耗介质地， r 16 图 7-133 埋入到地面里的偶极子天线. （1）输入参数。 ** Wire antenna partly buried in the earth ** ** See also: K.A. Michalski and D. Zheng, "Electromagnetic Scattering and ** Radiation by Surfaces of Arbitrary Shape in Layered Media, Part II: ** Implementation and Results for Contiguous Half-Spaces", ** IEEE Trans. on Antennas and Propagation, vol. 38, pp. 345-352,.
(40) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. ** Mar. 1990 ** There is a comparison with NEC-4 data ** Some parameters #alpha = 45 #freq = 300.0e6 #epsr = 16. ** Tilt angle of the wire ** Frequency ** Earth parameters. ** Positions along the strip #minus_l = -0.0625 ** Length in earth #plus_l = 0.25 ** Length in air #feed_l = 0.1176 ** Position of the voltage source ** Segmentation parameters #lambda = #c0 / #freq / sqrt(#epsr) #seglen = #lambda / 22 #segrad = 0.00025 IP #segrad. #seglen. （2）建立模型。 定义 A、B、C、D 四个节点，如图 7-134 所示。 ** Points for the wire antenna #x = #minus_l * sin(rad(#alpha)) #z = #minus_l * cos(rad(#alpha)) DP A #x 0 DP B 0 0 #x_feed = #feed_l * sin(rad(#alpha)) #z_feed = #feed_l * cos(rad(#alpha)) DP C #x_feed 0 #x = #plus_l * sin(rad(#alpha)) #z = #plus_l * cos(rad(#alpha)) DP D #x 0. #z 0. #z_feed. #z. ** Create the wire. 定义三个线段，如图 7-135 所示。. 图 7-134 定义四个节点. 图 7-135 定义三个线段. 213.
(41) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 214 BL A B BL B C BL C D ** End of geometry EG 1 0 0 0 ** Excitation FR 1 0. 0 #freq. 在节点 C 上定义电压源，如图 7-136 和图 7-137 所示。 A2. 0. -1. 1. 0. #x_feed. 图 7-136 定义激励. 0. #z_feed. 图 7-137 显示激励. ** Earth (dielectric half space). 定义地面影响，如图 7-138 和图 7-139 所示。 GF. 11. 1. 0. 1 #epsr. 图 7-138 定义地面影响 ** Print the currents along the wire. 定义输出电流。 OS. 1. 1. 1 1. 图 7-139 显示地面.
(42) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 215. ** End EN. （3）观察结果。用工具条中的 E 画出天线段上的电流密度分布（模值），如图 7-140 和图 7-141 所示。. 图 7-140 工具条. 图 7-141 天线段上的电流密度分布（模值）. 7.9. 例 9 介质板上的贴片天线. 本例计算一介质贴片天线的辐射。介质板大小 50mm×80mm，金属贴片大小 31.1807mm ×46.7480mm，激励频率 3GHz。馈电针到坐标中心的距离为 8.9mm，如图 7-142 所示。. 馈电针 地平面 图 7-142 介质贴片天线. （1）定义参数。 ** Pin-fed rectangular patch antenna on a finite dielectric substrate ** Scaling factor since all dimensions below in mm.
(43) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 216 SF. 1. 0.001. ** Dimensions of the patch #len_x = 31.1807 #len_y = 46.7480 ** Dimensions of the substrate #gnd_x = 50 #gnd_y = 80 ** Feed location and wire diameter #feed_x = 8.9 #diam = 1.3 ** Substrate parameters #h = 2.87 ** Height #epsr = 2.2 ** Relative permittivity ** Frequency (for the discretisation) #freq = 3.0e9 #lam = 1000 * #c0 / #freq / sqrt(#epsr) ** Segmentation parameters #tri_len = #lam / 12 #fine_tri = #lam / 16 #segl = #lam / 15 #segr = #diam/2 IP #segr. ** Wavelength in mm. #tri_len #segl. （2）建立模型。 ** Generate one half of the structure ** Define the points. 定义 A、B、C、…M 共 14 个节点，如图 7-143 所示。 #x1 #x2 #x3 DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP DP. = #len_x - #feed_x = #len_x/2 - #feed_x = #len_x/2 - #feed_x A B C D E F G H I J K. - #gnd_x/2 + #gnd_x/2 -#feed_x 0 0 #x1 0 0 #x1 #len_y/2 0 0 0 0 -#feed_x #len_y/2 0 #x3 0 0 #x3 #gnd_y/2 0 #x2 #gnd_y/2 0 #x2 0 0 #x3 0 -#h #x3 #gnd_y/2 -#h.
(44) 第7章 DP L DP M DP N ** Dielectric substrate. FEKO 求解天线问题实例. #x2 #x2 0. 217. #gnd_y/2 -#h 0 -#h 0 -#h. 用 ME 卡说明下面定义的面是介质面，如图 7-144 所示。 ME. 1. 0. 图 7-143 定义节点. 图 7-144 定义介质区. 用 BQ 卡定义介质面，如图 7-145 所示。 BQ BQ BQ. B C E. F G H. G H I. C E A. #fine_tri #fine_tri #fine_tri. 图 7-145 定义介质面. 用 BP 卡定义介质面，如图 7-146 所示。 BP BP BP. F G H. J K L. K L M. G H I. 图 7-146 定义介质面 ** Metallic patch.
(45) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 218. 用 ME 卡说明下面定义的面是金属面，如图 7-147 所示。 ME. 1. 0. 1. 图 7-147 定义金属面. 定义金属面，如图 7-148 所示。 BT BQ. D D. B C. C E. A. #fine_tri #fine_tri #fine_tri #fine_tri #fine_tri #fine_tri #fine_tri. 图 7-148 定义金属面 ** Metallic ground plane. 定义金属地面，如图 7-149 所示。 BT BQ. N N. K M. J L. K. 图 7-149 定义金属地面 ** Symmetry to create the full structure. 定义 y=0 平面磁对称，如图 7-150 所示。.
(46) 第7章 SY. 1. 0. 3. FEKO 求解天线问题实例. 0. 图 7-150. y=0 平面磁对称. ** Feed wire (will be a single segment) with label 1. 定义馈电线段，如图 7-151 所示。 LA 1 BL N D ** End of geometry input EG 1 0 0 0 0 ** Dielectric properties. 定义介质参数，如图 7-152 所示。 DI. 1. #epsr. ** Frequency FR 1 0. 1. #freq. 图 7-151 定义馈电线段. 图 7-152 定义介质参数. ** Voltage source at the wire centre with impressed power. 线段 1 定义为电压源，如图 7-153 所示。 PW 1 A1 0 1 ** Far-field pattern. 1 1. 0. 定义远场参数，如图 7-154 所示 FF FF. 1 1. 73 73. 1 1. 1 1. 0 0. 0 90. 5 5. ** Compute the radiated power in the far-field (only one half). 219.
(47) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 220 FF. 3. 37. 37. 0. 0. 0. 5. 5. ** End EN. 图 7-153 施加激励. 图 7-154 定义远场参数. （3）观察结果。 90 的电场远场图如图 7-155 所示。. 图 7-155. 90 的电场远场图.
(48) 第7章. 7.10. FEKO 求解天线问题实例. 221. 例 10 对数周期天线. 本例使用非辐射传输线建立对数周期天线的连接。本例练习用！！FOR…！！NEXT 循环建 立周期性模型。最后一个传输线用作终端负载。模型说明如图 7-156 所示。. 图 7-156 对数周期天线模型 ** Analysis of a 12-element logarithmic periodic antenna ** (corresponds to the NEC example 5).. （1）定义参数。 ** Some definitions for the geometry #sigma = 0.70 ** initial spacing #tau = 0.93 ** scaling factor for elements #len = 2 ** length of first element (the shortest element) #rad = 0.00667 ** radius of first element #Zline = 50 ** transmission line impedance #Zload = 50 ** load impedance at the last element ** Frequency specification and segmentation #freq = 46.29e6 ** frequency #lambda = #c0 / #freq #seglen = #lambda / 10 IP #seglen ** ** ** ** **. We can either use a !!FOR ... !!NEXT loop to construct the 12 elements, or we can use the TG-card. With the TG card one would create one element and duplicate it 11 times using the scaling factor 1/#tau. However, then the number of segments used for each dipole would be the same. Therefore use here rather a !!FOR ... !!NEXT loop construction.. （2）建立模型。 利用 loop 循环定义参数、建模。模型的节点编号如图 7-157 所示，线段编号如图 7-158 所示。 ** Initial values for the loop !!for #i = 1 to 12 !!if (#i = 1) then.
(49) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 222. ** This is the first element to be created, at origin #x = 0 !!else ** Other elements with a certain distance from previous element #x = #x - #sigma !!endif ** Create the wire with the correct radius, use a unique ** label #i for the centre segment #y = 0.4*#seglen ** ensure that just one segment at the centre DP P1 #x -#len/2 0 DP P2 #x -#y 0 DP P3 #x #y 0 DP P4 #x #len/2 0 LA BL. 0 P1. P2. #rad. LA BL. #i P2. P3. #rad. LA 0 BL P3 P4 ** Apply scaling #sigma = #sigma/#tau #len = #len/#tau #rad = #rad/#tau !!next. #rad. ** End of the geometry EG 1 0 0 0 0. 图 7-157 节点编号.
(50) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 223. 图 7-158 单元编号 ** Create all the transmission lines (again a loop is very useful). 创造 11 个循环，定义 11 个非辐射传输线。 !!for #i = 1 to 11 ** Extra shunt admittance at the last element 12 !!if (#i=11) then **把#YS 施加到最后一个单元上。 #YS = 1 / #Zload !!else #YS = 0 !!endif ** Define the transmission line from label #i to label #i+1 (crossed). 定义传输线参数，如图 7-159 和图 7-160 所示 TL 1 !!next. #i. #i+1 1. -1. #Zline. #YS. ** Excitation by a voltage source. 施加激励，如图 7-161 所示 FR A1. 1 0. 0 1. 图 7-159 定义非辐射传输线. #freq 1. 0. 图 7-160 显示非辐射传输线.
(51) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 224. 图 7-161 施加激励 ** Vertical radiation pattern FF 1 73 1 0 90. 0. -5. EN. （3）观察结果。 90 的电场远场分布图如图 7-162 所示。. 图 7-162. 7.11. 90 的电场远场图. 例 11 阻抗匹配偶极子天线耦合. 本例描述了怎样用 SP 卡进行阻抗加载。两个偶极子天线用阻抗匹配网络馈电。模型如图 7-163 所示。.
(52) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. 225. ** Coupling between two half wavelength dipoles fed with matching networks. （1）设置参数。 ** Set the frequency and wavelength #f_min = 400e6 ** Start frequency #f_o = 470e6 ** Centre frequency #f_max = 490e6 ** End frequency #Nf = 10 ** Number of frequencies #lam_o = #c0/#f_o ** Wavelength at the centre frequency (defines the geometry) #lam_m = #c0/#f_max ** Wavelength at the highest frequency (defines the mesh size) ** Segmentation parameters #seg_len = #lam_m / 20 #seg_rad = 0.001 IP #seg_rad ** #h #d #l. #seg_len. Geometry parameters = #lam_o/4 ** Half the dipole length = 2*#lam_o ** Separation between dipoles = 0.4*#seg_len ** Half the length of the feed segment. （2）建立模型。 定义节点，如图 7-164 所示。 ** Define the points DP A DP B DP C. 0 0 0. 0 0 0. 图 7-163 偶极子天线耦合. -#h -#l #l. 图 7-164 定义节点. 定义一个偶极子的半波线段，如图 7-165 所示。 ** Define the lower half of the first dipole (without feed) BL A B ** Mirror the lower half of the dipole upwards. 镜像另一半波线段。 SY 1 0 0 2 ** Create feed segment with the label 1. 定义标签为 1 的馈电段，如图 7-166 所示。.
(53) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 226. LA 1 BL B C ** Create the second dipole by copying the first ** Note that this does not destroy the symmetry ** Note also that label 0 is not incremented. 图 7-165 定义偶极子半波线段. 图 7-166 定义馈电段. 用 TG 卡定义另一偶极子，如图 7-167 和图 7-168 所示。 TG. 1. 0. 图 7-167. 1. 1. 0. TG 卡定义另一偶极子. #d. 图 7-168 模型显示. ** End of the geometric input -- write complete geometry to output file EG 1 0 0 0 0 ** Define the frequency FR #Nf 0 #f_min #f_max ** Calculate the S-parameters in a 50 ohm system and write them to file ** Excite both dipoles as ports for S-parameter calculations. 写输出文件。.
(54) 第7章 DA. 0. 0. 0. 0. 0. FEKO 求解天线问题实例. 227. 1. 定义激励。 A1 A1. 0 1. 1 2. 1 1. 0 0. 计算端口的 S 参数。 SP ** ** ** ** ** ** **. 50 Now we create a FOR loop frequency loop to allow loading the dipoles. We load the dipoles in order to cancel the imaginary part of the input impedance and then calculate the S-parameters in a system impedance that match the real part of the input impedance. Note that loading ports change the interaction matrix such that it is not a severe penalty to create a second frequency loop here. #Nf = -1 ** For the first run we need to skip this loop. 下面用 FOR 循环定义新的激励源。 !!for #n = 1 to #Nf ** Read the frequency and antenna input impedance from the prepared file ** 从文件读入频率和输入阻抗。 #freq = fileread("example_40.dat",#n+1,1) * 1.0E6 #Zr = fileread("example_40.dat",#n+1,2) #Zi = fileread("example_40.dat",#n+1,3) ** Set the frequency FR 1 #freq ** Now determine the load to cancel the imaginary part of the impedance ** Note that we cannot use the LZ card as this impedance is overwritten ** by the SP card !!if #Zi < 0 then ** Negative impedance, add an inductive load #L = -#Zi/(2*#pi*#freq). 定义载荷段电感，如图 7-169 所示。 LS LS. 1 2. #L #L. 图 7-169 定义载荷段电感 !!elseif ** Positive impedance, add a capacitive load #C = 1/(#Zi*2*#pi*#freq). 定义载荷段电容，如图 7-170 所示。 LS LS. 1 2. #C #C.
(55) FEKO 5.4 电磁场分析技术与实例详解. 228. 图 7-170 定义载荷段电容 !!endif ** Finally calculate the S-parameters (we won't write them to file) ** Now add the sources, specifying the system impedance DA 0 0 0 0 0 0. 定义新激励源，如图 7-171 所示。 A1 A1. 0 1. 1 2. 1 1. 0 0. #Zr #Zr. ** Note that we have specified the system impedance at the ports ** (This could allow using different system impedances for the various ports). 定义 SP 参数，如图 7-172 所示。 SP ** End of frequency loop !!next ** End EN. 图 7-171 定义激励. 图 7-172 定义 SP 参数. 文件 example_40.dat 的数据格式如图 7-173 所示。. 图 7-173. "example_40.dat"数据格式.
(56) 第7章. FEKO 求解天线问题实例. （3）计算结果分析。50阻抗的 S 参数如图 7-174 所示。. 图 7-174. 50阻抗的端口 S 参数. 229.
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