09_FEKO_螺旋天线仿真

FEKO培训系列教程

螺旋天线(Helix)

螺旋线建模，MOM及MLFMM计算

EMSS CHINA

概述:Overview

?天线是单螺旋天线

–金属地板直径：

Ground_R=0.375个波长

–螺旋匝数: n=3.5

–螺距:s=0.225个波长

–螺旋的半径: R=1个波长/(2*pi)

–螺旋的高度: H=n*s

?电参数：

–工作频率：f=30 GHz

计算的问题

?计算的问题：

–螺旋天线的3D远场方向图

–Phi=0，phi=90平面内的方向图

启动CadFEKO

?CADFEKO 6.0 进入CadFEKO主界面

?设置单位为毫米mm，

天线的建模：定义几个主要参数

?点击菜单“Model\Add Variable”(或在左侧树型资源管理器中，点击双击“Variables”节点或选中“Variables”节点，点击鼠标右键选择“Add Variable”)，即可弹出“Create Variable”对话框

–在Create Variable对话框中需要输入变量的名称及表达式，注释等，点击“Evaluate”按钮可以显示表达式的值，点击“Create”完成创建，点击

“Close”关闭“Create Variable”对话框

天线的建模‐参量定义

?按照先后顺序添加以下变量：

–sf=0.001

–freq =30e9 Hz;

lambda c0/freq/sf ;

–lambda=c0/freq/sf ;

–Ground_R=0.375*lambda;

–s=0.225*lambda;

–D=lambda/pi;

–n=3.5

天线的建模‐金属地板

?点击左侧的模型图标按钮“”来建立螺旋天线的金属地板：–Centre point:

?X: 0.0

?Y: 0.0

?Z: 0.0

–Dimensions

?R(x):Ground_R

?R(y):Ground_R

–Label：Ground

–Create按钮

–Close按钮

?点击

调整3D视图中的大小

天线的建模‐单螺旋

?点击左侧的模型图标按钮“”来建立螺旋天线的螺旋：

–Base Radius：D/2

–End Radius：D/2

–Height (Z): s*n

Height (Z): s n

–Turns: n

–Label: Helix1

–Create 按钮

–Close 按钮

天线的建模‐完成建模

?选中Ground模型，点击左侧的“”按钮弹出“Create imprint…”对话框，在3D视图中点击鼠标右键选择“Snap to->Geometry point”;

?把光标定在“Create imprint…”的Point1中，同时按住Ctrl+Shift键不放，移动鼠标到螺旋与地板的焦点位置，点击鼠标左键确认，这时该点的坐标会显示在Point1的黄色区域，点击创建按钮完成在地板Ground上建立一个点的操作。

天线的建模‐完成建模

?在CADFEKO几何模型树中，按

住ctrl同时选中圆板及螺旋线

?点击合并操作

?注：由于圆板和螺旋线有几何交

点，因此必选点击union操作，

将两者相连接。

?左图是完整的几何模型

端口定义

?选中Ports节点，点击鼠标右键选择“Create port-> Wire port”,弹出“Create wire port”对话框；

?在3D视图中用鼠标点击天线的螺旋部分，在“Create wire port”对话框中的Edge自动显示Union1.Wire2;

?Create按钮；

?Close按钮。

端口定义(也可以这样来创建)

?该步骤和上一步的创建端口步骤选择其一, 功能等效

?选中模型Union1, 展开其Edges节点, 选中Wire (x), 点击鼠标右键选择“Wire Port”, 弹出“Create Wire Port (Geometry)”对话框：Edge: Helix1.wire(X);

–Edge: Helix1wire(X);

–Place port on:

?Segment

–Location on wire:

?Start

–Label:

?Port1

–Create

–Close

添加激励

?展开Solution，选中Excitations节点，点击鼠标右键选择Voltage Source，弹出“Create Voltage Source”对话框：

–Port：Port1；

g()；

–Magnitude (V): 1 V

–Phase(degrees): 0；

–Label:VoltageSource1；

–Create按钮；

–Close按钮

基本设置‐设定工作频率

?展开Solution节点，选中Frequency节点，点击鼠标右键选择“Set frequency” (或直接双击Frequency节点)弹出“Solution frequency”

对话框：

–Single frequency;

g q y;

–Frequency (Hz): freq

–点击“OK”按钮

基本设置‐定义计算远场‐xoz

?展开Solution节点，选中Calculation节点，点击鼠标右键选择“Request far fields”

弹出“request far fields”对话框：

–点击“Vertical cut(XZ plane)”按钮;

–修改Increment Theta：1.0；

–Label：xoz_ff;

–Create按钮;

–Close按钮。

基本设置‐定义计算远场‐yoz

?展开Solution节点，选中Calculation节点，点击鼠标右键选择“Request far fields”

弹出“request far fields”对话框：

–点击“Vertical cut(YZ plane)”按钮;

–修改Increment Theta：2.0；

–Label：yoz_ff;

–Create按钮;

–Close按钮。

基本设置‐定义计算远场‐3D

?展开Solution节点，选中Calculation节点，点击鼠标右键选择“Request far fields”

弹出“request far fields”对话框：

–点击“3D Pattern”按钮;

–修改Increment Theta：2.0；

–修改Increment Phi：2.0；

–Label：ff_3d;

–Create按钮;

–Close按钮。

基本设置‐设定计算方法(忽略)

?点击菜单“Solution\Solution Settings”进入“Solution Settings”设定窗口:–MLFMM

?勾选Solve model with the fast multipole method MLFMM

–点击OK按钮

进行网格的剖分

?点击菜单“Mesh->Create Mesh”

?修改Global mesh sizes：

–Edge length: lambda/10;

–Segment length: lambda/15;

–Wire segment radius:

lambda/100;

?点击Create按钮

?开始进行网格剖分……

?完毕后点击Close

计算

?点击“File\Save as”保存为Helix_Antenna;

?点击菜单“Run\Prefeko”（或Alt+2）进行预处

理；

?点击菜单Run\runFeko

点击菜单“Run\runFeko”

（或Alt+4）开始运行；

显示结果‐3D

?点击菜单“Run\PostFEKO”或者点击弹出PostFEKO 后处理界面；

显示结果‐3D

?在Home菜单状态下，点击Far field；

–其中FarField1,2,3分别为定义xoz面，yoz面和3D

–分别选择FarField1,2,3来显示增益

–可以在左侧，选择显示物理量及设置成dB

显示结果‐2D

?首先添加Cartesian 2D视图，然后选择Far field1及Far field2