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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。

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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。

5-4 偏馈反射面天线方法说明(www.chuimin.cn)

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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。

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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。