有限元方法是近似求解数理边值问题的一种数值技术，有限元方法思想最早在20世纪40年代由Courant提出，在50年代用于飞机设计。有限元法是采用整个区域上的变分原理或某种弱提法得到积分形式的控制方程，而边界条件通过引入积分表达式来隐式体现，也可以最后用显式引进。FEKO中的有限元采用与矩量法混合方法。在这个边界的内部用有限元法给出场的表达，而外部区域的场用边界积分表达。......
2025-09-30
偏馈反射面天线的多种仿真方法及应用
【摘要】：反射面天线是一种高增益天线，被广泛应用于通信、雷达和射电天文领域。反射面天线具有高增益或窄波束的特点，通过增大反射面的尺寸可提高增益。FEKO非常适合反射面天线的仿真，其仿真方法有以下几种。本节以一个偏馈反射面天线为案例，介绍FEKO的多种方法在反射面天线分析中的应用。表5-4 偏馈反射面天线方法说明采用GO方法计算类似的辐射问题，对于馈源，建议采用远场等效源的方式，即远场方向图点源等效和球面模式等效源。
反射面天线是一种高增益天线，被广泛应用于通信、雷达和射电天文领域。反射面天线具有高增益或窄波束的特点，通过增大反射面的尺寸可提高增益。大尺寸的反射面天线由于电尺寸大，通常仿真困难。FEKO非常适合反射面天线的仿真，其仿真方法有以下几种。
1）多层快速多极子方法（MLFMM）：MLFMM是精确的全波算法，可以计算电大尺寸反射面天线并获得精确的计算结果；
2）物理光学方法（PO）：PO是高频近似方法，可以近似计算反射面上的电流分布。FEKO支持MLFMM与PO的直接混合，可选择耦合与去耦合是否考虑PO区域对MLFMM区域的影响。
3）几何光学方法（RL-GO）：GO同样是高频近似方法，相比PO方法GO能够考虑多次反射。FEKO的RL-GO方法也称弹跳射线方法。
本节以一个偏馈反射面天线（见图5-99）为案例，介绍FEKO的多种方法在反射面天线分析中的应用。
图5-99 偏馈反射面天线的全模型示意图
计算方法描述具体见表5-4。
表5-4 偏馈反射面天线方法说明(https://www.chuimin.cn)
采用GO方法计算类似的辐射问题，对于馈源，建议采用远场等效源的方式，即远场方向图点源等效和球面模式等效源。
对于反射面天线，FEKO可以采用的方法很多，可以根据问题的规模和计算时间的要求等，灵活选择计算方法。
等效源法图示，如图5-100所示。
图5-100 等效源法图示
a)口面近场等效源计算模型 b)远场等效源计算模型
下面采用多种方法计算该偏馈反射面的3D辐射方向图，比较不同计算方法的结果。
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