微波仿真论坛 - 八木天线的设计仿真与测试(1)(13)

本文采用FHKO和HFSS进行设计实验和仿真。下面主要对这两个软件的工 作特点进行介绍。

FEKO是1994年成立的EMSS公司研发的，2001年初，EMSS公司与ANSYS 公司正式签署了合作协议，联手推出ANSYS CEM + FEK0电磁分析解决方案。

FEKO在以矩量法（MoM: Method of Moment)为计算核心的同时，拥有高效 的多层快速多极子法，并将矩量法与高频分析方法（物理光学P0: Physical Optics,—致性绕射理论 UTD: Uniform Theory of Diffraction)完美结合，从 而非常适合于分析天线设计中的各类电磁场分析问题.矩量法适合分析任意形状 的电小尺寸结构，并能提供辐射单元的各种可观测的电磁参数(如阻抗和电流分 my,应用矩量法分析电小尺寸结构的天线和电磁兼容等电磁问题可以得到很精确 的数值结果，而且处理起来也比较方便?对于电小结构的天线，FEK0中可以釆用 完全的矩量法进行分析：对于具有电小与电大尺寸混合结构的天线，FEK0中既可 以采用多层快速多极子法，又可以采用混合方法，用矩量法分析电小结构部分，而 用高频方法(P0或者UTD法)分析电大结构部分。而且，FEK0支持天线工程中的各 种激励方式，输出天线的各种电性能参数?另外，对P0方法，FEK0还使用了棱 边修正项和模拟凸表面爬行波的福克(F0CK)电流来提高模拟精度?从这个角度上 讲，FEK0可p根据不同的电磁问题，对混合方法进行不同_围的组合，以根据用 户的需要进4快速精确的电磁计算

利用FEK0进行软件仿真的步骤是：k编程，分别对设if目标的结构、尺寸、 激励源、计算频率等等进行基于FEK0的“pre”文件程序设计，2、运行“pre\是否出现错误，无误后得到FEK0的伤真模型3、运行*FEKO Solver” 对设计模型进行仿真计算并得到方针结果*对于天线设计来说，通过仿真计算我 们可以得到天线的近、远场参数r远场方向图，天线输入阻抗、辐射功率、S参 数、VSWR等。

AnsoftHFSS是基于FEM的三维电磁场仿真软件，可分析仿真任意三维无源 结构的高频电磁场，被广泛应用于无线和有线通信、计算机、卫星、雷达1半导 体和微波集成电路、航空航天等领域。1990年推出的HFSS是全球第一个能仿真 复杂三维几何结构的商用电磁场仿真软件。此后，软件不断的升级和改进，先后 添加了如：开放区天线设计、铁氧体材料分析、宽带快速频率扫描、超宽带插值 扫频、集中RLC加载、全波SPICE以及其他新功能，

ANSOFTHFSS为用户提供了简洁直观的设计界面，提供了功能强大、使用

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灵活的宏语S,直观的后处理器及独有的场计算器，可计算分析显示各种复杂的 电磁场，并利用Optimetrics可对任意的参数进行优化和扫描分析。HFSS具有强 大的天线设计分析优化功能：完全实物建模，全波分析计算天线参量，如增益、 方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场 分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比：二分之一、四分之一、八 分之一对称模型并自动计算远场方向图。

使用AnsoftHFSS，可以计算：1、基本电磁场数值解和开边界问题，近远场 辐射问题》2、端口特征阻抗和传输常数。3、S参数和相应端口阻抗的归一化S 参数。4、结构的本征模或谐振解。

利用HFSS设计仿真流程是：1、建立模型2、设置激励和边界条件3、仿真 频率和参数设置4、结果分析及后处理。对于HFSS来说，通过建模仿真我们可 以得到以各种坐标形式表示的天线的远场方向图，端口特征阻抗和S参数等。

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