【摘要】:单击“Create”按钮,如图5-200所示。图5-201 选择Feedbase的Region图5-202 设置FeedBase的“Region medium”参数为“isolator”同样,设置FeedPin的区域“Region2”和“Region3”的“Region medium”参数均为“air”。在“Region Medium”中选择“dome”选项设置材料属性。图5-205 创建介质球“OuterDome”图5-206 选择所有的“Region”图5-207 设置所有Region的求解方法为“FEM”简化模型在树形浏览器中选择“DRA”结点,单击鼠标右键,选择“Apply”→“Simplify”选项,采用默认设置,简化掉多余的面。1)“FeedBase”的上下两个端面。2)内外两个半球面。
打开工程“DRA_Finite_MoM.cfx”,单击起始菜单中的“Save as”按钮,将其另存为“DRA_Finite_Modal.cfx”。保留工程中的定义的变量、材料、named points及局部坐标系。选择左侧的树形浏览器中“Geometry”结点下的天线模型“DRA”,单击鼠示右键,选择“Delete”选项进行删除。
(1)添加新材料
在CADFEKO中左侧的树形浏览器中选中“Media”结点,单击鼠标右键,选择“Dielectric”选项,在弹出的“Create dielectric medium”对话框中,定义相对介电常数“Relative permittivity”为1,设置介质损耗正切值“Dielectric loss tangent”为0,名称定义为“air”,如图5-198所示。
图5-198 定义介质材料“air”
(2)建立天线模型
首先在树形浏览器中,展开“Definitions”结点,在“Workplanes”中选择定义的坐标系“workplane_b”,单击鼠标右键,选择“set as default”选项,将此坐标系设置为默认坐标系。
单击“Construct”菜单中的“Cylinder”按钮,弹出“Create cylinder”对话框,进行如下设置。
Definition methods:Base centre,radius,height。
Base centre(B):(U:0.0,V:0.0,N:0.0)。
Radius(R):rBig。
Height(H):hBig。
Label:FeedBase,如图5-199所示。
单击“Add”按钮,创建另一个圆柱,修改参数如下。
Radius(R):r。
Height(H):h+hBig。
Label:FeedPin。
单击“Create”按钮,如图5-200所示。
图5-199 创建馈电同轴外圆柱
图5-200 创建馈电同轴内导体圆柱
在树形浏览器中,展开“Model”→“Geometry”结点,选择创建的FeedBase和FeedPin,单击鼠标右键,选择“Apply”→“Union”选项,选择新生成的模型,单击鼠标右键,选择“Rename”选项,把新生成的模型更名为“Feed”。
选择“Feed”,在树形浏览器的“Details”中的“Regions”结点中选择FeedBase区域“Region1”,单击鼠示右键,选择“Properties”选项,如图5-201所示。设置此区域的“Region medium”参数为“isolator”,如图5-202所示。
图5-201 选择Feedbase的Region
图5-202 设置FeedBase的“Region medium”参数为“isolator”
同样,设置FeedPin的区域“Region2”和“Region3”的“Region medium”参数均为“air”。
在树形浏览器中,展开“Definitions”结点,在“Workplanes”中选择坐标系“Global XY”,单击鼠标右键,选择“set as default”选项,将此坐标系设置为默认坐标系。
在“Construct”菜单中单击“Ellipse”按钮,弹出“Create ellipse”对话框,进行如下设置。
Centre point:(U:0.0,V:0.0,N:0.0)。
Radius(U):rDisk。
Radius(H):rDisk。
Label:disk。
单击“Create”按钮,如图5-203所示。
在“Construct”菜单中单击“Sphere”按钮,弹出“Create sphere”对话框,进行如下设置。
Centre:(U:0.0,V:0.0,N:0.0)。
Radius:rDome。
Label:InnerDome,如图5-204所示。
单击“Add”按钮,继续设置。
图5-203 创建地板“disk”
图5-204 创建介质球“InnerDome”
Radius:rDomeBig。
Label:OuterDome。
单击“Create”按钮,如图5-205所示。
在树形浏览器中,选择创建的所有模型,单击鼠标右键,选择“Apply”→“Union”选项,选择新生成的模型,单击鼠标右键,选择“Rename”选项,把新生成的模型更名为“DRA”。
选择“OuterDome”和“InterDome”的下半球面,单击鼠标右键,选择“Delete”选项,删除两个半球面。
在树形浏览器的“Details”中的“Regions”结点下选择小半球“InterDome”,单击鼠标右键,选择“Properties”选项。在“Region Medium”中选择“dome”选项设置材料属性。选择外面的大半球(实际上是包裹在“InterDome”外面的区域),将其“Region Medium”属性设置为“air”。
(3)对介质区域设置FEM求解
选择所有的“Region”,单击鼠标右键,选择“Properties”选项,如图5-206所示,打开“Region propeties”对话框,选择“Solution”选项卡,在“Solution method”中设置求解方式为“Finite Element Method(FEM)”,如图5-207所示。
图5-205 创建介质球“OuterDome”
图5-206 选择所有的“Region”(www.chuimin.cn)
图5-207 设置所有Region的求解方法为“FEM”
(4)简化模型
在树形浏览器中选择“DRA”结点,单击鼠标右键,选择“Apply”→“Simplify”选项,采用默认设置,简化掉多余的面。
(5)设置面元材料属性
在树形浏览器的“Details”中的“Faces”结点下,选择以下4个面(见图5-208),单击鼠标右键,选择“Properties”选项。在“Face medium”中选择“Default”选项设置其属性,如图5-209所示。
1)“FeedBase”的上下两个端面。
2)内外两个半球面。
选择内部球面时,可以用“Display options”下的“Cutplanes”将试图切开查看,方便选择。详细使用方法参考前面章节。
图5-208 选择“FeedBase”的上下两个端面及内外两个半球面
图5-209 设置“Face medium”参数为“Default”
选择其余的面,并将其面属性的“Face medium”参数设置为“Perfect electric conductor”选项。(6)设置局部剖分网格
“OuterDome”的外表面由于不是实际的几何区域,只是假设的“air”区域,因此其网格可以采用较粗的标准剖分。右键单击“OuterDome”的外表面,选择“Properties”选项,在“Face properties”对话框中的“Meshing”选项卡中勾选“Local mesh size”复选框,并在“Mesh size”文本框中输入“lambda/8”,即采用1/8空气波长的标准剖分,如图5-210所示。
图5-210 设置外球面的网格剖分标准设置为1/8波长
(7)设定FEM modal端口
在3D视图区域,把模型移动并缩放到适合的角度,单击鼠标左键自动切换到面选模式,选中同轴馈线的底部面元,单击鼠标右键,选择“Create port”→“FEM modal port”选项,如图5-211所示,弹出“Create FEM modal port(geometry)”对话框,进行如下设置。
图5-211 定义FEM modal端口
Label:Port1。
单击“Create”按钮,如图5-212所示。
(8)电参数设置
在左侧的树形浏览器中,由“Construct”切换到“Configuration”,工作频率已经设置了。
(9)激励设置
在“Global”结点中,选中“Sources”并单击鼠标右键,选择“FEM modal source”选项,弹出“Add FEM modal source”对话框,进行如下设置。
Magnitude:1。
Phase:0。
Label:FEMModalSource1。
单击“Create”按钮,如图5-213所示。
图5-212 FEM modal端口设置
图5-213 FEM modal端口激励定义
(10)求解设置(保存已有设置不变)
(11)网格划分
单击“Mesh”菜单中的“Create Mesh”按钮,弹出“Create mesh”对话框,设置如下。
网格剖分方法“Mesh size”:Coarse。
单击“Mesh”按钮生成网格,如图5-214所示。
进入“Solve/Run”菜单,单击“FEKO Solver”按钮,提交计算。
(12)后处理显示结果
计算完成后,单击“Solve/Run”菜单中的“POSTFEKO”按钮,启动后处理模块POSTFEKO显示结果。
在POSTFEKO中,启动之后默认显示是3D视图方式。单击“Home”菜单中的“Add Model”按钮,选择“DRA_Finite_MoM.fek”,并把MoM方法计算的结果读进来。
显示S11结果。单击“Home”菜单中的“Cartesian”按钮,进入直角坐标系,单击“Source data”,选择“FEMModalSource1”以添加端口计算结果,如图5-215所示。在右侧面板中,勾选“dB”复选框。同样,再次选择“wgSource”计算的结果,并在右侧面板中,勾选“dB”复选框。
图5-214 定义网格划分
图5-215 选择“FEMModalSource1”添加端口
FEM与MoM计算端口的反射系数对比如图5-216所示。
图5-216 FEM与MoM计算端口的反射系数对比
显示2D方向图。单击“Home”菜单中的“Polar”按钮,进入极坐标系,单击“Far field”按钮选择FEM计算的“ff_XZ”,在右侧面板中,将“Independent axis(Angular)”设为“Theta”选择频率为3.6GHz,并勾选“dB”复选框。同样,再次选择MoM计算的“ff_XZ”,并在右侧面板中,选择频率为3.6GHz,并勾选“dB”复选框。在右侧面板中选择曲线,并在“Format”菜单下的“Marker”中选择“Marker style”,为两条曲线设置不同的Marker。图5-217所示是两种方法计算的3.6GHz频率下的方向图对比。
图5-217 微带天线端口阻抗
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