FEKO仿真-线缆束辐射与抗干扰，提供工程应用

2023-10-31 理论教育版权反馈

【摘要】：图8-32 读入网格模型按〈F5〉键适中显示模型，把新导入的网格模型更名为“Bench”，如图8-33所示。图8-35 读入线缆走线坐标文件线缆读入后显示如图8-36所示。图8-36 读入线缆走线之后的显示网格剖分规则设置进入“Mesh”菜单，单击“Polyline refinement”按钮，弹出“Add polyline refinement”对话框，进行如下设置。图8-39 定义线缆屏蔽层定义单线：单击“Cables”菜单中的“Single conductor”按钮，弹出“Create single conductor”对话框，进行如下设置。图8-40 创建单线Wire_1和Wire_2单击中部的“Add”按钮，继续设置。

启动CADFEKO，打开自带的工程文件（位于“…/chapter08/app2/Started/”）“Shielded_Two_Wire_Bench_Base.cfx”，在该工程中，已经定义了各种参量和材料。

（1）模型导入

单击“Home”菜单（或左上角的主菜单）中的“Import”按钮下的“Mesh”，弹出“Import mesh”对话框，进行如下设置。

在“Advanced”选项卡中，修正“Scale factor to metres”的值为0.01，其他参数保持默认，如图8-31所示。

图8-31 读入模型

在“File and format”选项卡中，单击“Browse”按钮，找到自带的网格文件（位于“…/chapter08/app2/Include/”）“Bench.nas”，直接读入，如图8-32所示。

图8-32 读入网格模型

按〈F5〉键适中显示模型，把新导入的网格模型更名为“Bench”，如图8-33所示。

图8-33 导入载体的网格模型

（2）把网格模型转成几何模型

在左侧的树形浏览器的“Construct”选项卡中，展开“Model”→“Geometry”结点，选中模型“Bench”，单击鼠标右键，选择“Use model mesh”选项，把网络模型转成几何模型，如图8-34所示。

图8-34 将网格模型设置为几何模型

（3）读入线缆路径文件

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

单击“Import points”按钮，弹出“Import points”对话框，进行如下设置。

读入文件“…/chapter08/app2/Include/Cable_path.txt”。

将“Delimiter”修改为“Tab”，单击“OK”按钮。单击“Create”按钮，如图8-35所示。

图8-35 读入线缆走线坐标文件

线缆读入后显示如图8-36所示。

图8-36 读入线缆走线之后的显示

（4）网格剖分规则设置

进入“Mesh”菜单，单击“Polyline refinement”按钮，弹出“Add polyline refinement”对话框，进行如下设置。

单击“Import points”按钮，弹出“Import points”对话框，进行如下设置。

单击“Browse”按钮读入文件“…/chapter08/app2/Include/Cable_path.txt”。

将“Delimiter”修改为“Tab”，单击“OK”按钮。

Radius：tL1。

Mesh size：tL1。

单击“Create”按钮，如图8-37所示。

图8-37 定义剖分规则

（5）生成网格

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”：Standard。

单击“Mesh”按钮生成网格，如图8-38所示。

图8-38 网格划分

（6）线缆定义与设置

定义屏蔽层：单击“Cables”菜单中的“Cable shield”按钮，弹出“Create cable shield”对话框，进行如下设置。

Definition method：Solid(Schelkunoff)。

Shield metal：“Bundle_Shield”。

Thickness：Bundle_Shield_t。

单击“Create”按钮，如图8-39所示。

图8-39 定义线缆屏蔽层

定义单线（Single Conductor）：单击“Cables”菜单中的“Single conductor”按钮（或在

左侧的树形浏览器的“Configuration”选项卡中，展开“Cables”结点，选中“Cable cross sections”，单击鼠标右键，选择“Single conductor”选项），弹出“Create single conductor”对话框，进行如下设置。

Metal：Bundle_Wire。

Radius：Wire_1_r。

不勾选：With insulation。

Label：Wire_1。

单击“Add”按钮，继续设置。

Radius：Wire_2_r。

Label：Wire_2。

单击“Create”按钮，如图8-40所示。

定义线束（Cable bundle）：单击“Cables”菜单中的“Cable bundle”按钮（或在左侧的树形浏览器的“Configuration”选项卡中，展开“Cables”结点，选中“Cable cross sections”，单击鼠标右键，选择“Cable bundle”选项），弹出“Create bundle”对话框，进行如下设置。

不勾选：Auto bundle。

Cables contained in bundle部分：

Cable：“Wire_1”。

Offset X：Wire_1_dx

Offset Y：0.0。

Rotation：0.0。

图8-40 创建单线Wire_1和Wire_2

单击中部的“Add”按钮，继续设置。

Cable：Wire_2。

Offset X：Wire_2_dx。

Offset Y：0.0。

Rotation：0.0。

Shield type：Shielded,dielectric filled。

Insulation medium：PET。

不勾选：Compute automatically。

Outer radius：Bundle_r。

Shield：CableShield1

Label：Bundle1。

单击“Create”按钮完成创建，如图8-41所示。

图8-41 创建线缆束

把当前工程另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.cfx”。

定义线束拓扑（Cable Harness）：单击“Cables”菜单中的“Cable harness”按钮，在左侧的树形浏览器的“Configuration”选项中，在“Global”结点下会自动生成“CableHarness1”，如图8-42所示。

图8-42 创建线缆拓扑-Cable harness

（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：CablePath1.Start。

单击中间的“Add”按钮两次，继续设置。

Pin1：MyPin1。

Pin2：MyPin2。

Pin3：MyPin3。

Label：C1

单击“Create”按钮，如图8-43所示。

图8-43 生成Connector-C1

在左侧的树形浏览器的“Configuration”选项卡中，选中位于“Global”→“Cable Harness”→“Cable harness1”→“Connectors”中新创建的“C1”，单击鼠标右键，选择“Copy(Duplicate)”选项，把新生成的“C1_1”更名为“C2”。双击“C2”，弹出“Modify connector”对话框，进行如下设置。

Path terminal：CablePath1.End。

单击“OK”按钮，如图8-44所示。

（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：Bundle1。

Source：C1。

Destination：C2。

勾选：Select shortest route。

按照图8-45所示定义“Signals and connections”。

Label：Cable1。

单击“Create”按钮。

图8-44 修正“C2”

图8-45 定义Cable Instance

（9）创建线束外围电路

在“Cables”菜单中，单击“Schematic”按钮下的“CableHarness1”，进入线束原理图编辑界面。

单击“Cable schematic”菜单，在原理图中添加一个“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75Ohm。

勾选：Probe voltage和Probe current。

Label：C1_Z12。

单击“OK”按钮。在C1端的MyPin1与MyPin2之间跨接该电阻。

重复上述操作，在C2端定义另外一个电阻“Resistor”，双击其图标，弹出“Modify resistor”对话框，进行如下设置。

修改其阻值为75Ohm。

勾选：Probe voltage和Probe current。

Label：C2_Z12。

单击“OK”按钮，如图8-46所示。在C2端的MyPin1与MyPin2之间跨接该电阻，如图8-47所示。

图8-46 定义电阻C1_Z12和C2_Z12(www.chuimin.cn)

图8-47 在C1和C2端定义连接电阻

在原理图中，添加一个“Capacitor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正容值为“10e-12”，名称Label定义为“C1_Z13”，在C1端的MyPin1和MyPin3之间跨接该电容。

重复上述操作，在C2端定义另外一个电容“Capacitor”，双击其图标，修改其容值为“10e-12”，名称Label定义为“C2_Z13”，在C2端的MyPin1与MyPin3之间跨接该电容，如图8-48所示。

图8-48 在C1和C2端定义连接电容

在原理图中，添加两个地符号“Ground”，调整位置（旋转、拖动）。

在原理图中，添加一个电感“Inductor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，弹出“Modify inductor”对话框，进行如下设置。

修正其电感值为10e-9H。

勾选：Probe voltage和Probe current。

Label：C1_Z30。

在C1端的MyPin3与地之间跨接该电感。

在原理图中，添加一个电阻“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。

修正其电阻值为1000(0hm)。

勾选：Probe voltage和Probe current。

Label：C2_Z30，如图8-49所示。

图8-49 定义电感C1_Z30和接地大电阻C2_Z30

在C2端的MyPin3与地符号之间跨接该电阻，如图8-50所示。

图8-50 在原理图中，连接电阻和电感

（10）激励定义

在视图区域，由“CableHarness1”切换到3D视图“3D view1”，在左侧的树形浏览器中，进入“Configuration”选项卡，展开“Global”结点，选中“Sources”并单击鼠标右键，选择“Plane wave”选项，弹出“Add plane wave source”对话框，进行如下设置。

Direction：（θ：35,ϕ：30)。

Polarisation：Left hand rotating elliptical。

Ellipticity(0 to 1)：1。

Label：PlaneWaveSource1。

单击“Create”按钮，如图8-51所示。

图8-51 定义平面波激励

（11）求解设置检查

在“Global”结点中，展开“Cable harness”结点，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框，选择“Solution”选项卡，进行如下设置。

Cable coupling properties：Irradiating。

Solution method for outer cable problem(shield/external ground)：Multiconductor transmission line(MTL)。

单击“Cancel”按钮，如图8-52所示。

图8-52 检查线束求解设置选项

（12）提交计算

进入“Solve/Run”菜单，单击“FEKO Solver”按钮，提交计算。

（13）修改方法（重新计算）

在主菜单中，单击“Save as”按钮，把工程另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_ MoM.cfx”。

求解设置修改：在左侧的树形浏览器中，进入“Configuration”选项卡，在“Global”结点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框，进入“Solution”选项卡中进行如下设置。

Cable coupling properties：Irradiating。

Solution method for outer cable problem(shielded/external ground)：Method of Moments(MoM),only for shielded cables。

单击“OK”按钮，如图8-53所示。

图8-53 修改线束求解设置选项

在“Home”菜单中，单击“Save”按钮保存该工程。在“Solve/Run”菜单中，单击“FEKO Solver”按钮，提交计算。

（14）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。

显示2D结果：在“Home”菜单，单击“Add model”按钮，读入工程文件“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.bof”的结果。

在“Home”菜单中单击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian graph1”，在“Probes”下拉按钮“”中，依次单击两个工程中的“C1_Z30”，在右侧的控制面板中进行如下设置。

在“Traces”区域内，同时选中“C1_Z30”和“C1_Z30_1”。

勾选：dB。

单击“Display”菜单，在“Axes”中选择“Log(horizontal)”。

得到的结果显示如图8-54所示。

图8-54 显示C1_Z30上的电流

进入“Home”菜单，单击“Save as”按钮，保存计算结果文件为“Compare_Irrad.pfs”，关闭POSTFEKO。

（15）计算线缆的辐射（修改设置）

返回到CADFEKO中，单击“Open model”按钮，打开文件“Shielded_Two_Wire_Bench_ Irrad_MTL.cfx”。

单击起始菜单中的“Save as”按钮，把“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.cfx”另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Rad_MTL.cfx”。

删除激励源：在左侧的树形浏览器中，选择“Configuration”选项卡，展开“Global”结点，选中“Sources”结点中的“PlaneWaveSource1”，删除该激励源。

修改求解设置：在左侧的树形浏览器的“Configuration”选项卡中，展开“Global”结点，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框，进入“Solution”选项卡，进行如下设置。

Cable coupling properties：Radiating。

Solution method for outer cable problem(shielded/external ground)：Multiconductor transmission line(MTL)。

单击“OK”按钮，如图8-55所示。

图8-55 修改线束求解设置选项

（16）添加线缆的激励

进入到“CableHarness1”视图中，进入“Cable Schematic”菜单，单击“Voltage source”按钮，自动添加该电压源到原理图中，双击该电压源符号，弹出“Modify voltage source”对话框，进行如下设置。

Label：C1_V12。

单击“OK”按钮，如图8-56所示。

图8-56 设置电压源激励

删除C1_Z12与C1端MyPin1之间的连线，把C1_V12电压源跨接在C1端的MyPin1与C1_Z12之间，如图8-57所示。

图8-57 添加电压源激励

（17）添加场求解设置

由“Cableharness1”切换到“3D View1”中，在左侧的树形浏览器中，选择“Configuration”选项卡，展开“Configuration specific”结点，选中“Requests”并单击鼠标右键，选择“Near fields”选项，弹出“Request near fields”对话框，进行如下设置。

Definition methods：Spherical。选择“Specity increments”

Start：(r：300;θ：0.0;ϕ：0.0)。

End：(r：300;θ：90;ϕ：360)。

Increment：(r：0;θ：5;ϕ：5)。

Label：nf_3m。

单击“Create”按钮，如图8-58所示。