基于FEKO的舰载多天线耦合计算分析

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基于FEKO的舰载多天线耦合计算分析

基于FEKO的舰载多天线耦合计算分析

基于FEKO的舰载多天线耦合计算分析
陈曦;彭维雪;崔宏磊
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2014(034)004
【摘要】针对电大复杂舰船环境下多天线间耦合计算的实际问题,采用FEKO软件在船体平台上对舰载天线进行建模与仿真,分别应用MOM、MLFMM等混合算法计算天线S参数;并通过共轭匹配阻抗的方法来预测最坏情况下的天线间耦合情况.【总页数】3页(P40-41,53)
【作者】陈曦;彭维雪;崔宏磊
【作者单位】中国舰船研究设计中心武汉430064;中国舰船研究设计中心武汉430064;中国舰船研究设计中心武汉430064
【正文语种】中文
【中图分类】TN82
【相关文献】
1.基于耦合度数据源量化的多天线布局评估 [J], 田锦;马整平;邱扬
2.基于并行技术的机载多天线耦合快速算法 [J], 袁军;邱扬;刘其中;田锦
3.基于非均匀网格下FDTD算法的车载多天线耦合研究 [J], 杨荣强; 康丽
4.基于非均匀网格下FDTD算法的车载多天线耦合研究 [J], 杨荣强; 康丽
5.舰载多天线系统的耦合特性分析及防护 [J], 杨嘉炜; 李丰; 马史栋; 傅成刚; 鲁成栋; 姒天军
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FEKO应用7_载体平台多天线布局

FEKO应用7_载体平台多天线布局

FEKO应用7: EMC系列内容:锥台上收发振子天线的隔离度一、模型描述1.1模型描述:载体的尺寸:顶部半径:R1=0.25*lam底部半径:R2=0.35*lam高度:L=3*lam遮挡物的尺寸:宽度:0.2*lam高度:0.45*lam厚度:0.01*lam遮挡物的起始位置:-pos_start=0.3*lam1.2计算方法描述:采用矩量法-MoM1.3计算参数:图1 :锥台与天线全模型示意图遮挡体在固定位置的时候,收发振子天线之间的隔离度计算,分别采用S参数法和功率法;固定频率下,采用 S 参数法,通过扫参方法(Grid Search )来分析得到隔离度随遮挡 体位置改变的规律曲线。

启动 CadFEKO ,新建一个工程: multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21.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=100e6 工作波长:lam = cO/freq 天线高度:an t_H=lam/4天线离锥台顶部的距离: an t_pos0=0.1*lam 锥台的长度:L=3*lam遮挡体的起始位置:pos_start=L*0.3definitionsmt_K s lwn/4 = 0- L*lun cO = 1 FzQirt 3卩 dis = 0 tpxO = 3 8S4lSiai761*-12 Freq - 100e6 Li — 3*1 Hh- cO/freq mnO = pi+4f7 pi = poi il*rt = L>0. 3 R] = 0 R2 二 ifl) - sy t图2 :变量定义主要流程:遮挡体的位置参数-扫参参数:dis=0锥台的顶部半径: 锥台的底部半径:R1=0.25*lam R2=0.35*lamG M *图3 :创建锥台模型定义工作平面:在左侧树型浏览器中, 选中“Workplane"节点,点击鼠标右键,选择“Add workplane "或者直接按键盘功能键“F9”弹出“ Create workplane 对话框:把光标定在“Origin 区域,同时按住键盘的 “Ctrl+Shift 键不放,在3D 视图中移动鼠标拾 取下图所示位置的坐标,确定工作坐标系如下图中的所示,"Create 按钮。

舰载多天线系统的耦合特性分析及防护

舰载多天线系统的耦合特性分析及防护

0 引言在现今万物互联的大背景下,舰船已经成为集海上作战与海上通信为一体的大型载体,其有限空间内分布着许多通信天线[1]。

在舰船信息化程度提高的同时,舰载多天线间的电磁耦合问题逐渐受到关注。

舰载多天线间的电磁耦合不仅会使通信传输信息乱码,严重时甚至会造成天线等电子设备的损坏[2]。

因此,舰载多天线系统的电磁防护成为亟待解决的问题。

为此,可运用电磁仿真的方法研究舰载多天线系统的电磁耦合规律,进而达到防护目的。

1 模型的建立如图1所示,首先在FEKO 软件中建立舰船与天线的全尺寸模型。

需要注意的是,在建立舰船模型时,为保证模型在FEKO 中可以快速顺利完成网格剖分与仿真运算,需要对模型进行相应的简化。

由于电磁场具有趋肤效应,因此选择建立舰船的面模型[3],这样既保证了计算精度,又大大缩短了仿真运算时所需时间。

而对于天线模型,建立2根长度均为15.625mm 的半波振子线天线模型[4],根据目前通信天线的常用频段,选取半波振子天线的工作频段为150MHz-300MHz(VHF)和600MHz-1200MHz(UHF)。

图1 舰载多天线耦合度仿真模型图2 多天线耦合度的计算天线间的耦合是电子设备电磁干扰的主要途径之一,评价其耦合强弱的指标为天线的耦合度[5],且目前工程中规定多天线间的耦合度应小于-30dB [6]。

根据天线耦合度的定义,耦合度C 可表示为:outin10log()P C P = (1)式中,P out 表示接收天线的净输出功率;P in 表示发射天线的净输入功率。

software. Based on S-parameter principle and microwave network theory, the expression of coupling degree of multi antenna system is given. And the changing law of coupling degree of multi antenna in two cases of free space and ship carrier is calculated respectively. The results show that harmonic, antenna spacing, antenna frequency and the scatterers around the antenna are the factors that affect the coupling characteristics of multi antenna. Based on the above research, the corresponding electromagnetic protection suggestions are given. The research results of this paper can provide reference for EMC analysis and multi antenna layout optimization of the shared tower.Keywords:Shipboard multi antenna system; electromagnetic coupling; S-parameter principle; electromagnetic protection111121221222b S S a b S S a  = (2)式中,a 1、a 2分别表示2个端口的入射波;b 1、b 2分别表示2个端口的反射波。

基于FEKO的天线罩瞄准线误差分析

基于FEKO的天线罩瞄准线误差分析

基于FEKO的天线罩瞄准线误差分析吴秉横;顾昊;冯红全;余兴【摘要】In radar seeker system,the existence of the radome will make the electrical null position of the monopulse antenna difference pattern shifted,and the shifted angle is called boresight error(BSE).BSE is one of the most important specifications of radome,as it directly affects the tracking accuracy of guidance system.In this paper,the FEKO software based on the Multilevel Fast Multipole Method(MLFMM) is used to simulate radome's boresight error and the simulation results are compared with the measured results.The good coincidence between simulation and measured results proves the validity of the simulation method,which can effectively resolve the problem of low calculation precision which is existed in the traditional high-frequency algorithm when used in analyzing the electric property.%对于雷达导引头而言,天线罩的存在会造成单脉冲天线的差方向图零深位置产生偏移,该偏移量称为瞄准线误差。

应用FEKO特征模分析功能设计一种共形天线

应用FEKO特征模分析功能设计一种共形天线

Key words: Altair FEKO, CMA, Characteristic mode analysis, Conformal antenna;
Omnidirectional antenna; Inverse L ring antenna
1 引言
共形天线可与飞机、火箭、导弹、舰船、车辆等移动载体共形,即节省空间又具有较小 的雷达散射截面和良好的空气动力学性能,已广泛应用于通信、导航、电子侦察等领域。共 形天线按辐射方向图可以分为共形定向天线和共形全向天线。 共形定向天线有较多的天线形 式供选择,如各种微带天线、平面螺旋天线等;而共形全向天线可供选择的天线形式很少, 是共形天线设计的一个难点,已经受到了越来越多的研究人员的关注。 特征模分析方法是近年来兴起的一种分析方法, 它是应用较为广泛的矩量法结合解析本 征模理论求解电磁问题的一类新方法。 模式方法为任意复杂形状的电磁问题定义了一系列与 解析法类似的本征模式,这些模式可描述电磁问题的本征特性,且模式之间具有正交特性, 本征值的大小直接决定了该模式对电磁问题参量的贡献大小。 虽然特征模法在解决电磁问题
-1-
Altair 2015 技术大会论文集
过程中并不比矩量法快速, 但是它使得矩量法有了更为清晰的物理景象, 天线设计者可以利 用模式分析提供的信息,更深入地理解天线的工作原理,甚至设计新的天线形式。 Altair 公司的 FEKO 软件是以矩量法为核心算法的三维电磁仿真软件,从 FEKO V6.2 版本开始,该软件加入了特征模分析的功能,并在 V7.0 版中进一步加强了特征模分析的能 力。与自编的特征模分析程序相比,在相同的硬件环境下,FEKO 的特征模分析速度具有较 大的速度优势。本文正是应用 FEKO V7.0 软件的特征模分析功能,设计了一种新颖且结构 紧凑的嵌入式共形全向天线。

本人使用FEKO进行并行计算的经验总结

本人使用FEKO进行并行计算的经验总结

本人使用FEKO进行并行计算的经验总结(血泪史)作者: 尘谖(站内联系TA)发布: 2008-11-14项目需要,老师考虑要购进一台高性能计算机。

有公司主动上门推荐我们试用他们的产品。

师兄们都忙,稀里糊涂地让我做了实验员。

说明白一点儿,我的任务就是拿着我们的模型,去人家的机子上面装软件,然后对模型进行计算,记下计算时间,拷回计算结果。

目的一是试试机子性能,二是帮我们快速计算,赶一下实验进度。

使用的高性能计算机是曙光公司的PHPC100,5个节点,10个CPU,每个CPU是8个核。

计算软件用的是FEKO5.2,在网上下载的盗版,自行破解之后使用。

计算模型是几个不同情况的天线。

我自己虽然也做天线的仿真,但是我用的是HFSS,至于FEKO我并没有用过。

师兄事无巨细地给我写了安装步骤,又手把手地教我操作了两遍。

我拿着师兄写的步骤记录和网上下载的安装过程,信心百倍的和公司的人一起去试用了。

呵呵,原来就在我们实验室的楼上,简单地说。

满以为半天就能搞定。

机子好大啊,近一米长,半米高,30公分厚,呼呼地散发着热风。

坐在它旁边就想打盹,因为无论从各个方面都感觉它像一个壁炉。

殊不知,装软件就出了各种各样的问题。

软件安装的时候,会弹出一个提示页面,让输入用户名和密码。

这时如果你是以管理员的身份进行计算的话,千万不能输入用户名,密码也不能胡乱输入。

用户名要默认,回车,密码也一定要是最初进入节点使用的初始密码。

公司的人也是一知半解,指示我随便输入一个用户名,随便设置一个密码,后来接了各电话干脆闪人了。

我一个人吭哧吭哧在那里装软件。

一上午终于装好了软件,下午开始计算,肯定搞不定啦。

到了人家的下班时间,才算了1%。

因为,只能在一个节点上串行计算,不能并行计算。

晚上去了之后,认识了那里实验室的一个研一小美女,开朗活泼,勤奋好学,着实招人喜欢。

看我操作,呵呵,还小小地崇拜了我一把,确切地说是盲目崇拜。

因为我在更换节点的时候,死活进不去了计算机了。

风荷作用下基于FEKO的卡塞格伦天线变形分析

风荷作用下基于FEKO的卡塞格伦天线变形分析秦焕丁;娄景艺;屈晓旭【摘要】卡塞格伦天线是目前卫星通信中使用较多的天线.天线在各种载荷的作用下会发生变形,从而影响天线的电性能指标,导致增益下降,影响通信质量.研究卡塞格伦天线主反射面在风荷作用下的变形情况,并基于FEKO软件仿真天线变形对增益指标的影响.由仿真结果可以看出,在风力逐渐加大的情况下,天线的变形量增加,天线增益下降.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2016(049)006【总页数】4页(P697-700)【关键词】卡塞格伦天线;风荷;风力计算;变形;FEKO软件【作者】秦焕丁;娄景艺;屈晓旭【作者单位】海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TN823当前,卡塞格伦天线已广泛应用于卫星通信、地面跟踪及雷达探索等系统中。

它的电性能指标在通信中发挥着关键作用,而指标的变化直接影响通信系统性能的好坏。

在实际工程中,天线并不能完全符合原设计抛物面天线,会在使用过程中受到自重、风雨雪、日晒的作用而发生变形,导致天线的表面精度[1]降低。

表面精度大部分决定于反射面的构造及装配的准确度,最终会影响天线的电性能指标,如天线效率降低、副瓣电平变高及方向性变差等。

天线在实际使用过程中,会受到载荷的影响。

目前,天线所受的载荷大致有以下几种类型:①风力;②裹冰及积雪载荷;③天线运动时的惯性载荷;④自重;⑤温度载荷;⑥馈源支架载荷;⑦其他载荷。

目前,可以通过保型设计和优化方法使自重变形减到最小,因而环境载荷特别是风载荷[2]作用下的变形,成为突出需要解决的问题。

风荷作用下,当变形达到一定程度,就会使天线电磁波的反射散乱,指向误差增大,方向图产生畸变,从而降低天线按预期目标正确执行任务的能力,影响通信系统质量。

1.1 卡塞格伦天线模型及优点卡塞格伦天线是由主反射面、副反射面和馈源组成的,模型如图1所示。

FEKO应用7_载体平台多天线布局要点

FEKO应用7:EMC系列内容:锥台上收发振子天线的隔离度一、模型描述1.1模型描述:图1:锥台与天线全模型示意图载体的尺寸:顶部半径: R1=0.25*lam底部半径: R2=0.35*lam高度: L=3*lam遮挡物的尺寸:宽度: 0.2*lam高度: 0.45*lam厚度: 0.01*lam遮挡物的起始位置:-pos_start=0.3*lam1.2计算方法描述:采用矩量法-MoM1.3计算参数:遮挡体在固定位置的时候,收发振子天线之间的隔离度计算,分别采用S参数法和功率法;固定频率下,采用S参数法,通过扫参方法(Grid Search)来分析得到隔离度随遮挡体位置改变的规律曲线。

二、主要流程:启动CadFEKO,新建一个工程:multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21.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=100e6工作波长:lam = c0/freq天线高度:ant_H=lam/4天线离锥台顶部的距离:ant_pos0=0.1*lam锥台的长度:L=3*lam遮挡体的位置参数-扫参参数:dis=0遮挡体的起始位置:pos_start=L*0.3锥台的顶部半径:R1=0.25*lam锥台的底部半径:R2=0.35*lam图2:变量定义2.2:模型建立:锥台模型建立:点击菜单“Construct”,选择“Cone ”,弹出“Create Cone ”对话框: 进入“Workplane”标签,修改 V Vector 为:(X: 0.0, Y:0.0; Z: -1) 进入“Geometry”标签: Base Centre: (U: 0.0 ; V: 0.0 ; N: -L/2) Base radius (Rb):R1 Height (H):L Top radius (Rt):R2 Label :Cone点击“Create”。

FEKO微带天线计算实例

FEKO微带天线计算实例微带天线是一种在微波频段常用的天线结构,它具有体积小、重量轻、制造工艺简单等优点,在无线通信系统和雷达应用中得到了广泛的应用。

在本文中,我将通过FEKO软件来进行微带天线的计算实例。

首先,我们需要选择一种适合的微带天线结构。

在FEKO中,可以选择多种类型的微带天线,如矩形微带天线、圆形微带天线、直线微带天线等。

在本次实例中,我们选择一个矩形微带天线作为研究对象。

矩形微带天线具有结构简单、频率稳定等优点,适合用于无线通信系统中。

在定义了微带天线的几何形状后,我们需要定义天线的材料属性。

在FEKO中,可以选择多种材料来定义天线的特性。

在本次实例中,我们选择常用的FR-4介质作为天线的材料。

FR-4具有较好的介电性能和机械强度,适合用于微波频段的天线设计。

接下来,我们需要定义微带天线的激励方式。

在FEKO中,可以选择多种激励方式来对天线进行激励,如电压源激励、面源激励等。

在本次实例中,我们选择面源激励。

面源激励可以模拟天线所接收到的电磁波条件,能够更真实地模拟天线的工作环境。

在定义了微带天线的激励方式后,我们可以进行计算和仿真了。

在FEKO中,可以使用多种计算方法来对天线进行计算,如时域方法、频域方法等。

对于微带天线的计算,一般使用频域方法进行计算。

频域方法可以得到天线的频率响应和辐射特性,对于天线设计和优化具有较好的效果。

在进行计算和仿真时,我们可以选择多种参数进行分析,如频率响应、辐射图案、波束宽度等。

这些参数可以帮助我们了解天线的性能,并进行天线的优化设计。

在得到了天线的计算结果后,我们可以对天线进行优化设计。

在FEKO中,可以使用多种优化算法来进行天线的优化设计,如遗传算法、粒子群算法等。

优化设计可以帮助我们对天线进行参数调整,以获得更好的性能。

综上所述,FEKO软件可以帮助我们进行微带天线的计算和优化设计。

通过选择合适的天线结构、定义几何参数和材料属性、设置激励方式、进行计算和仿真,以及进行优化设计,我们可以得到满足需求的微带天线。

基于FEKO软件的目标RCS计算及数据分析

on varying angles of incidence and frequency of excitation RCS data,target S Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR)image can
been calculated by 2D —IFFF. FEKO is a 3D com mercial electromagnetic software.In this paper. a m issile model S RCS iS com put— ed bv FEK0 .the RCS 1一dimensional PDF and 2一dimensional RCS intensity and ISAR image are a lSO presented. Key WOrds: RCS;FEK0 software;ISAR ;probability density functions
雷 达 工 程 师 对 通 过 测 量 或 者 电 磁 仿 ห้องสมุดไป่ตู้ 计 算 得 到 的 RCS数 据 需 要 进 行 各 类 分 析 及 应 用 113-41,具 体 包 括 :
(1)目 标 的 可 探 测 性 :需 要 分 析 目标 随 频 率 、方 位 变 化 的 RCS值 。 分 析 目标 的 RCS概 率 密 度 ;
密度 分 布 图 来 分 析 目标 的 隐 身特 性 。 另 外 ,通 过 雷 达 对 目标 的 扫 描 角 度 旋 转 及 入 射 平 面 波 频 率 变 化 获 得 的 RCS数
据 ,通 过 二 维 逆 傅 里 叶 变 换 可 获 得 目标 的 逆 合 成 孔 径 雷 达 成 像 。FEKO 是 一 款 三 维 电 磁 场 分 析 软 件 。给 出 了 基 于
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c o mp u t e a n d p r e d i c t t h e c o u p l i n g a n t e n n a wo r s t — c a s e b y c o n j u g a t e i mp e d a n c e ma t c h i n g me t h o d . K e y Wo r d s e l e c t r i c a l l y l a r g e s i z e ,a n t e n n a c o u p l i n g ,c o n j u g a t e ma t c h i n g ,F E KO
耦合 情况。
关键词 电大尺寸 ; 天 线 耦 合 ;共 轭 匹 配 ;F E K O T N8 2 D OI : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n 1 6 7 2 — 9 7 3 0 . 2 0 1 4 . 0 4 . 0 1 2
中图分类号
An a l y s i s o f t he Mu l t i p l e Ant e nn a Co up l i ng Ba s e d o n FEK O
Vo 1 . 3 4 No . 4
40
舰 船 电 子 工 程
S h i p El e c t r o n i c En g i n e e r i n g
总第 2 3 8期 2 0 1 4年 第 4期
基于 F E KO 的 舰 载 多 天 线 耦 合 计 算 分 析
陈 曦 彭 维雪 崔 宏磊
细结 构 的天线 模 型 同时 并 存 的状 况 已 成 为舰 船 电 磁环 境仿 真计 算 的一 大 难 点 。本 文 基 于 F E Ko软
件, 针对 舰船 特定 的天 线状 态 , 采 用 ML F MM 和 多 种 网格剖 分 等方法 降低 计算 复 杂 度[ 1 ; 并 和经 典 的 M0M 方法 的计 算 结 果 进 行 对 比分 析 。通 过 共 轭 匹配阻抗 的方 法来 模 拟 最 坏 情 况 下 的 天 线 间耦 合 情况l 2 ] , 计算 出发射天线 的损耗功 率 ( L o s s P o w— e r ) , 为解决 实 际工 程 中存 在 的 多天 线 相 互 干 扰 等
武汉 4 3 0 0 6 4 ) ( 中国舰船研究设计 中心 摘 要
针对 电大复杂舰船环境下多天线间耦合计算 的实 际问题 , 采用 F E KO软件 在船体 平台上对 舰载 天线进 行建
模 与仿 真, 分别应用 MOM、 ML F MM 等混合算法计算 天线 s参数 ; 并通过共 轭匹配阻抗的方法来预测最坏情况下 的天线 间
CHEN Xi P ENG We i x u e CU I Ho n g l e i
( Ch i n a S h i p De v e l o p me n t a n d De s i g n Ce n t e r ,W u h a n 4 3 0 0 6 4 )
Ab s t r a c t I n v i e w o f t h e a c t u a l p r o b l e m o f e l e c t r i c a l l y l a r g e c o mp l e x c o u p l i n g c a l c u l a t i o n o f mu l t i p l e a n t e n n a s ,s h i p — b o r n e a n t e n n a i n t h e p l a t f o r m i s mo d e l l e d a n d s i mu l a t e d u s i n g t h e F EKO s o f t wa r e .M OM ,M LF MM a l g o r i t h m a r e a p p l i e d t o
型。
在该 船体 模 型 的船 艏 和 船 艉 位 置 各 布 置 一 副
短 波线状 天线 , 计 算这 两副 天线 之 间 的 电磁 耦 合 特 性 。在 短波 频段 仿真计 算 时 , 我 们 一般 取 天 线工 作
波长的 1 / 8 ~1 / 1 0长 度 作 为 网格 剖 分 的ห้องสมุดไป่ตู้ 函数 边 长l _ 4 ] 。按照 此方 法 对 整 个 船 体 模 型 剖 分 后 的结 果
Cl a s s Nu mb er TN8 2
1 引 言
现代 水 面 舰 船 尺 度 庞大 , 舰 船 上 的各 种 雷 达 、 通信 、 电子战 等 系统 天线 林立 , 种 类 和样式 繁 多[ 6 ] 。 电大 甚 至是超 电大 尺 寸 的 复杂 舰 船 环 境 与各 种 精
线间耦合计算 的电磁特性仿真时 , 首先要建立舰船 平 台 的三维 几 何模 型 。 由于 水 面 舰 船 表 面 结 构 较 为复杂 , 需要 建 立 的 面 单 元 的 种 类 和数 量 庞 大 ; 很
容 易 出现 面与 面之 间不完 全拟 合 , 从 而破 坏 了整 个 船 体 表 面 电流 连 续 性 的 问 题[ 3 ; 而F E KO 软 件 的 模 型 处理 能力 相对不 足 , 所 以一般 需要先 基 于 AN—
S YS 、 Hy p e r Me s h等专 业 三维建 模 软件进 行船 体结 构 的几何 建 模 和 模 型处 理 , 然 后 再 将 模 型 导 入 到
F E Ko 软件 中进 行舰 载 天 线 的建 模 和 网格 剖 分 的
工作 。如 图 1 所 示 为 本 文 仿 真计 算 建立 的 船 体模
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