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*lam

1.2计算方法描述：

采用矩量法-MoM

1.3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”。

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，Label为workplane1，点击“Create”按钮。

图4：定义工作平面

天线模型建立：在“Construct”菜单中，点击“Line”，弹出“Create Line”对话框：

进入“Workplane”标签：

把光标定在“Origin”区域，同时按住“Ctrl+Shift”键不放，鼠标左键点选新建立的“workplane1”；

回到“Geometry”标签：

Start Point定义为：(U: 0.0; V: ant_pos0; N: 0.0)

End Point 定义为：(U: 0.0; V: ant_pos0; N: ant_H)

Label: ant1;

点击“Add”按钮；

Start Point定义为：(U: 0.0; V: L-ant_pos0; N: 0.0)

End Point 定义为：(U: 0.0; V: L-ant_pos0; N: ant_H)

Label: ant2;

点击“Create”按钮；

图5：创建天线模型

天线端口定义：在左侧树型浏览器中，选中新建立的天线模型ant1，（或在3D视图中，切换到线选模式，点选ant1模型）在左下角的“Details”树型浏览器中，展开“Wires”节点，选择“Wire？”，点击鼠标右键，选择“Apply->Create port->Wire port”，弹出“Create Wire Port”对话框，采用默认设置，点击“Create”按钮；

图6：创建天线1的端口-port1

用同样的方法，在ant2与锥台的交点位置上建立端口Port2。

图7：创建天线2的端口-port2

遮挡体模型建立：在“Construct”菜单中，点击“Cuboid”，弹出“Create Cuboid”对话框：

进入“Geometry”标签：

Base corner: (U:-0.1*lam; V:0.0; N: 0.0)

Width (W): 0.2*lam

Depth(D): 0.01*lam

Height(H): 0.45*lam

Label: zhedang

点击“Create”按钮。

图8：定义遮挡体

在左侧树型浏览器中，展开“Geometry”节点，选择新建立的“zhedang”，点击鼠标右键，选择“transform->Translate”，弹出“Translate”对话框：

进入“Workplane”标签，把光标定在“Origin”区域，同时按住键盘的“Ctrl+Shift”键不放，在左侧树型浏览器中的“Workplanes”节点中，点选“Workplane1”；

进入“translate”标签：

From: (U: 0.0; V: 0.0; N: 0.0)

To: (U: 0.0; V: -pos_start; N:0.0)

点击“OK”按钮

图9：初始化遮挡体的位置

参数化遮挡体的位置：为便于扫参时，该模型沿着锥台的侧壁滑动，高度不变。选中模型“zhedang”，点击鼠标右键，选择“Transform->Translate”，弹出“Translate”对话框：

进入“Workplane”标签，把光标定在“Origin”区域，同时按住键盘的“Ctrl+Shift”键不放，在左侧树型浏览器中的“Workplanes”节点中，点选“Workplane1”；

进入“translate”标签：

From: (U: 0.0; V: 0.0; N: 0.0)

To: (U: 0.0; V: dis; N:0.0)

点击“OK”按钮

图10：参数化（沿V轴平移dis距离）遮挡体沿锥台侧边的滑动距离

在左侧树型浏览器中，展开“Geometry”节点，选择新建立所有模型“ant1，ant2，Cone，zhedang”等，点击鼠标右键选择“Apply->Union”，把新生成的模型更名为“ant_with_zhedang_on_Cone”；

选中新生成的模型“ant_with_zhedang_on_Cone”，点击鼠标右键，选择“Apply->Simpify”，弹出“Simplify geometry”对话框，采用默认设置，直接点击“Create”按钮（遮挡体在锥台内部的部分会自动删除）。

2.3：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”节点，在弹出的“Solution Frequency”对话框中设置如下：

选择：Linearly spaced discrete points;

Start frequency (Hz): freq*0.8

End frequency (Hz): freq*1.2

Number of frequencies: 21

点击OK按钮。

图11：设置工作频率

求解设置：在“Configuration Specific”中，选中“Requests”，点击鼠标右键，选择“Multiport S-parameter”，弹出“Request S-parameters”对话框，按照下表进行设置：

编号	Port	Impedance Properties	Active
1	Port1	50	勾选
点击“Add”按钮
2	Port2	50	不勾选
点击“Create”按钮

图12：设置S参数计算

这时，在左侧树型浏览器上侧的“Configurations”区域，新生成了一个“SparameterConfiguration1”；

激励加载：在左侧树型浏览器上侧的“Configurations”区域，用光标点选“StandardConfiguration1”，在树型浏览器，进入“Configuration”标签中，展开“Global”节点，选中“Sources”，点击鼠标右键，选择“Specify sources per configuration”，这时，Source节点会直接从“Global”中跳转到“Configuration specific”中，在“Configuration specific”中，选中“Sources”节点，点击鼠标右键，选择“Voltage source”，弹出“Create Voltage source”对话框，采用默认设置，点击“Create”按钮完成设置。

图13：设置电压源，端口参考阻抗为50ohm

阻抗加载：在左侧树型浏览器中，在“Configuration”标签，选中“Configuration specific”，点击鼠标右键选择“specify loads per configuration”，再次选中“Configuration specific”节点，选择“Add load”，弹出“Add load”对话框：

图14：定义端口2阻抗加载

功率加载：在左侧树型浏览器中，在“Configuration”标签，选中“Configuration specific”，点击鼠标右键选择“specify Power per configuration”，再次选中“Configuration specific”节点，选择“Power”，弹出“Power settings”对话框：

选择：Incident power (transmission line model)

Source power (Watt): 1

Real part 0f Z0: 50

点“OK”。

图15：设定输入功率，考虑激励源端口的反射

2.4：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 : Standard

线段半径：Wire Segment radius: lam/100

点击：Mesh 生成网格。

图16：定义网格划分

2.5：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。

2.6：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2D结果：

切换到“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”：

点击“”下的“SParameter1”，在右侧控制面板中：

在“Traces”区域，选中“SParameter1”

勾选 dB

点击“”下的“Load2”，在右侧控制面板中：

在“Traces”区域，选中“Load2”

勾选 dB

两种计算方法得到的天线隔离度（S参数法与功率法）曲线如下图所示，可以看出两种方法计算的结果完全一致：

图17：天线隔离度曲线（S参数法 vs. 功率法）

进入“Home”菜单，点击“Save project”，保存计算结果文件为：“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21.pfs”，关闭Postfeko。

2.7：扫参法调整遮挡体的位置-设置修改：

切回到CadFEKO中，点击起始菜单的“Save as”按钮，把“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21.cfx”另存为“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21_opt.cfx”。

2.7.1 修改求解设置：

在左侧树型浏览器上部的“Configurations”区域，选中“StandardConfiguration1”，删除该求解设置，只保留“SParameterConfiguration1”。

工作频率修正：在左侧的树型浏览器中，进入“Configuration”标签，展开“Global”，双击“Frequency”节点，弹出“Solution frequency”对话框：

选择：Single frequency

Frequency (Hz): freq

点击OK按钮。

2.7.2 添加扫参优化设计：

在左侧树型浏览器中，切回到“Construct”标签；

点击菜单“Request”下的“Add Search”，弹出“Add optimization search”对话框：

Method Type修改为:Grid search

点击“Create”。

图18：设置优化方法-扫参

在左侧树型浏览器中，自动添加了“Optimisation”节点，新定义Search1也自动生成，展开“Search1”节点，选中“Goals”节点，点击鼠标右键选择“S-matrix goal”，弹出“Create S-parameter goal”对话框：

S-parameter label选择: SParameter1

Quantity选择：Coupling coefficient(Smn)

勾选：Specify input port number (n)，并设置为1

勾选：Specify output port number (n)，并设置为2

按照如下表格设置优化目标函数（20*log10(|S21|)）：

编号	Operation	Value
1	选择：Magnitude
点击中部的“Add”按钮
2	选择：Log
点击中部的“Add”按钮
3	选择：Scale	20

Operator type: Greater than

Goal objective: Single Value

Value: 0.0

Label: SParameterGoal1

点击OK

图19：定义优化目标函数

在左侧树型浏览器中，自动添加了“Optimisation”节点，新定义Search1也自动生成，展开“Search1”节点，双击“Parameters”节点，弹出“Optimisation parameters”对话框：

在“Variable”区域，选择已定义的变量“dis”；

Min Value：0

Max Value：pos_start*2

Start Value：0

Grid Search：31

点击“OK”按钮。

图20：定义自变量参数

2.7.3 网格生成：

采用原有的网格即可。

2.7.4 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“OptFEKO”（或Alt+6快捷键），提交计算。可以选择并行模式。

2.7.5 后处理显示结果：

在计算的过程中，可以直接启动PostFEKO，显示优化的动态过程（目标函数的变化以及模型的变化）。

在3D视图中，会直接显示载体模型（随着优化的进行，动态显示遮挡体在锥台上的滑动）

在“Home”菜单，点击“Cartesian”，生成“Cartesian graphic1”，点击“”下拉图标按钮，选择“Optimisation”，在右侧控制面板中进行如下设置：

在“Traces”区域，选中“Optimisation”；

在Fixed区域，修正Trace为：Search1.goals.sparametergoal1;

图21：显示优化过程，纵坐标为隔离度，横坐标为遮挡体的位置编号n

进入“Home”菜单，点击“Save project”，保存计算结果文件为：“multi_ants_coupling_on_cone_platform_s21_opt.pfs”，关闭Postfeko。

锥台上收发振子天线的隔离度相关推荐

对称振子天线matlab程序,对称振子天线详解.ppt
对称振子天线详解第8章线天线 8.2 阵列天线 8.3 直立振子天线与水平振子天线 8.4 引向天线与电视天线 8.5 移动通信基站天线 8.6 螺旋天线 8.7 行波天线 8.8 宽 ...
矩量法惠更斯 matlab,矩量法分析振子天线粗细对天线的影响毕业设计(论文).doc...
毕业设计(论文) 矩量法分析振子天线粗细对天线的影响摘要在现代通讯系统中,天线是其不可或缺的组成部分.随着科学技术的发展,人们对天线的要求也越来越高.天线技术也变的越来越重要.线状天线是现在天线 ...
对称振子天线matlab程序,基于MATLAB研究对称振子天线的报告
内容介绍原文档由会员霜天盈月发布基于MATLAB研究对称振子天线的报告本文共计32页,13162字: 摘要基于MATLAB研究了对称振子阻抗特性和图形仿真,同时针对对称振子阻抗特性给出了仿 ...
振子天线三维方向图 matlab仿真,1阵列天线方向图的MATLAB实现
阵列天线方向图的MATLAB实现第25卷第1期 2010年6月西藏大学学报(自然科学版)JOURNALOFTIBETUNIVERSnYV01．25No．1Jun．2010 阵列天线方向图的MATLA ...
双极化天线及其下倾技术（转）
目前,在GSM网络建设和维护工作中,如何解决GSM网络高话务密度区的容量和干扰问题,提高全网的接通率,降低掉话率和提高通话质量,已经成为近期工作的重点和难点.采用合适的天线技术将是能够有效地控制覆盖范 ...
双极化天线及其下倾技术
目前,在GSM网络建设和维护工作中,如何解决GSM网络高话务量密度区的容量和干扰问题,提高全网的接通率,降低掉话率和提高通话质量,已经成为近期工作的重点和难点.采用合适的天线技术将是能够有效地控制覆盖 ...
科普｜深度解析5G与未来天线技术
来源:电子万花筒过去二十年,我们见证了移动通信从1G到4G LTE的转变.在这期间,通信的关键技术在发生变化,处理的信息量成倍增长.而天线,是实现这一跨越式提升不可或缺的组件. 按照业界的定义,天线 ...
2G---5G与未来天线技术
本文来源:滤波器过去二十年,我们见证了移动通信从1G到4G LTE的转变.在这期间,通信的关键技术在发生变化,处理的信息量成倍增长.而天线,是实现这一跨越式提升不可或缺的组件. 按照业界的定义,天线 ...
解析｜2G~5G与未来天线技术！
来源:电子万花筒过去二十年,我们见证了移动通信从1G到4G LTE的转变.在这期间,通信的关键技术在发生变化,处理的信息量成倍增长.而天线,是实现这一跨越式提升不可或缺的组件. 按照业界的定义,天线 ...

锥台上收发振子天线的隔离度