首页 理论教育FEKO仿真技术显著降低天线与屏蔽线缆束的场线耦合

FEKO仿真技术显著降低天线与屏蔽线缆束的场线耦合

【摘要】:单极子天线与线束耦合分析,理想地面上单极子天线辐射,分析屏蔽线缆端口电磁感应信号。启动CADFEKO,新建一个工程:Cable_Coupling.cfx,单位采用默认m。图8-16 定义单极子天线端口定义线缆路径进入“Cables”菜单,单击“Cable path”按钮,弹出“Create cable path”对话框,进行如下设置。图8-20 生成StartConnector“Path terminal”修改为:CablePath1.End。图8-22 定义Cable Instance创建线束外围电路在“Cables”菜单中,单击右侧的“Schematic”→“CableHarness1”,进入线束原理图编辑界面。单击“OK”按钮,如图8-24所示。

单极子天线与线束耦合分析,理想地面上单极子天线辐射,分析屏蔽线缆端口电磁感应信号。启动CADFEKO,新建一个工程:Cable_Coupling.cfx,单位采用默认m。

(1)定义变量

在CADFEKO中左侧的树形浏览器中双击“Variables”结点,依次定义如下变量。

最低频率:fmin=1e6。

最高频率:fmax=35e6。

单极子线径:wireRadius=1e-3,如图8-13所示。

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图8-13 定义变量

(2)模型建立

单极子天线模型:进入“Construct”菜单,单击“Line”按钮,弹出“Create line”对话框,在“Geometry”选项卡中进行如下设置。

Start point:(U:0.0;V:0.0;N:0.0)。

End point:(U:0.0;V:0.0;N:10)。

Label:monopole。

单击“Create”按钮,如图8-14所示。

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图8-14 定义单极子天线模型

理想金属地面模型:在左侧的树形浏览器的“Construct”选项卡中,选中“Model”结点,单击鼠标右键,选择“Plane/ground”选项,弹出“Plane/ground”对话框,进行如下设置。

选中Perfect electric(PEC)ground plane at Z=0。

单击“OK”按钮,如图8-15所示。

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图8-15 定义理想金属地面模型

(3)设定端口

在左侧的树形浏览器中,选中新建的模型“monopole”,在其“Details”中,展开“Wires”结点,选择“Wire1”,单击鼠标右键,选择“Create port”→“Wire port”选项,弹出“Create wire port(geometry)”对话框,进行如下设置。

Location on wire:Start。

Label:Port1。

单击“Create”按钮,如图8-16所示。

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图8-16 定义单极子天线端口

(4)定义线缆路径

进入“Cables”菜单,单击“Cable path”按钮,弹出“Create cable path”对话框,进行如下设置。

Corner 1:(U:0,V:2,N:0.01)。

Corner 2:(U:10,V:2,N:0.01)。

单击中部的“Add”按钮,继续设置。

Corner 3:(U:10,V:5,N:0.01)。

单击中部的“Add”按钮,继续设置。

Corner 4:(U:7,V:8,N:0.01)。

单击中部的“Add”按钮,继续设置。

Corner 5:(U:0,V:8,N:0.01)。

Label:CablePath。

单击“Create”按钮,如图8-17所示。

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图8-17 定义线缆走线路径

(5)定义线缆类型

进入“Cables”菜单,单击“Predefined coax”按钮,弹出“Add predefined coaxial cable”对话框,进行如下设置。

从自带同轴线缆库中选择:RG58 C/U:50 Ohm coax,single shield,diel.PE。

Label:RG58。

单击“Create”按钮,如图8-18所示。

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图8-18 选择线缆库中RG58型号同轴线

(6)定义线束拓扑(Cable Harness)

单击“Cables”菜单中的“Cable harness”按钮,如图8-19所示,在左侧树形浏览器的“Configuration”选项卡中展开“Global”结点,在“Cable harness”结点下会自动生成“CableHarness1”。

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图8-19 创建线缆拓扑“CableHarness1”

(7)创建Cable Connector

选中新定义的“CableHarness1”,单击鼠标右键,选择“Cable connector”选项,弹出“Create connector”对话框,进行如下设置。

选中:Cable path terminal。

Path terminal:CablePath.Start。

单击中部的“Add”按钮,继续设置。

1:Live。

2:Ground。

Label:StartConnector,如图8-20所示。

单击下部的“Add”按钮,继续设置。

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图8-20 生成StartConnector

“Path terminal”修改为:CablePath1.End。

Label:EndConnector。

单击“Create”按钮,如图8-21所示。(www.chuimin.cn)

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图8-21 生成EndConnector

(8)创建Cable Instance

在“Cables”菜单中,单击“Cable instance”按钮,弹出“Create cable instance”对话框,进行如下设置。

Cable type:RG58。

Source:StartConnector。

Destination:EndConnector。

勾选:Select shortest route。

然后按照图8-22所示定义“Signals and connectors”。

Label:Cable1。

单击“Create”按钮。

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图8-22 定义Cable Instance

(9)创建线束外围电路

在“Cables”菜单中,单击右侧的“Schematic”→“CableHarness1”,进入线束原理图编辑界面(或在左侧的树形浏览器中,选中“CableHarness1”,单击鼠标右键,选择“Cable schematic”选项,如图8-23所示)。

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图8-23 打开线束电路原理图

在“Cable schematic”菜单中单击“Resistor”按钮,在原理图中,添加了一个“Resistor”,调整位置(旋转、拖动),双击其图标,弹出“Modify resistor”对话框,进行如下设置。

修正阻值为50Ohm。

Label:R1。

勾选:Probe Voltage和Probe current。

单击“OK”按钮,如图8-24所示。

在“Cable schematic”菜单中单击“Ground”按钮,在原理图中添加了一个“Ground”接地符号。在StartConnetctor端的Live与Ground之间跨接该电阻R1;Ground管脚添加接地符号。

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图8-24 在StartConnector1和EndConnector2端定义连接电阻

重复上述操作,在EndConnetctor端定义另外一个电阻“Resistor”,双击其图标,修改其阻值为50,名称Label定义为R2,在EndConnetctor端的Live与Ground之间跨接该电阻。Ground管脚添加接地符号。

(10)激励加载

在左侧的树形浏览器中选项“Configuration”选项卡,展开“Global”结点,选中“Sources”并单击鼠标右键,选择“Voltage source”选项,弹出“Add voltage source”对话框,采用默认设置,单击“Create”按钮完成设置,如图8-25所示。

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图8-25 设置电压源为1V,端口参考阻抗为50Ohm

(11)定义发射功率

在左侧的树形浏览器的“Configuration”选项卡中,选中“Global”结点并单击鼠标右键,选择“Power”选项,弹出“Power settings”对话框,进行如下设置。

Scale settings:Total source power(no mismatch)。

Source power(Watt):10。

单击“Create”按钮,如图8-26所示。

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图8-26 设置天线发射功率

(12)电参数设置

在左侧树型浏览器中,保持在“Configuration”选项卡中,进行如下设置。

工作频率设置:展开“Global”结点,双击“Frequency”结点,弹出“Solution frequency”对话框,进行如下设置。

选择:Continuous(Interpolated)range。

Start frequency(Hz):fmin。

End frequency(Hz):fmax。

进入“Advanced”选项卡。

Specify maximum number of samples:101。

单击“OK”按钮,如图8-27所示。

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图8-27 设置工作频率

(13)网格生成

进入“Mesh”菜单,单击“Create Mesh”按钮,弹出“Create mesh”对话框,进行如下设置。

Mesh size:Standard。

Wire segment radius:wireRadius。

单击“Mesh”按钮,如图8-28所示。

(14)提交计算

进入“Solve/Run”菜单,单击“FEKO Solver”按钮,提交计算。可以选择并行模式。

(15)后处理显示结果

计算完成后,单击“Solve/Run”菜单中的“POSTFEKO”按钮或按〈Alt+3〉快捷键,启动后处理模块POSTFEKO显示结果。

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图8-28 生成网格

显示2D结果:在“Home”菜单中单击“Cartesian”按钮,进入直角坐标系“Cartesian Graph1”。单击“Probes”下拉按钮,然后依次单击“R1”和“R2”,直角坐标图中显示线缆起始端口和终端端口的感应电流,在右侧控制面板的“Traces”区域内同时选中R1和R2,勾选“dB”复选框,如图8-29所示。

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图8-29 线缆起始和终止端口的耦合电流

在右侧控制面板的“Traces”区域内依次单击R1和R2,修改“Probe quantity”为“Voltage”,结果显示如图8-30所示。

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图8-30 线缆起始和终止端口R1和R2的电压

在“Home”菜单中单击“Save Project”按钮,保存计算结果文件,退出POSTFEKO。