FEKO教案1_feko基本使用

FEKO教案1由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“feko基本使用”。

FEKO 1

一、简介

FEKO是美国EMSS公司推出的一款针对天线设计、天线布局与电磁兼容性分析的专业电磁场分析软件。FEKO是以矩量法（MOM）为基础，采用多层快速多极子算法（MLFMM），并与物理光学法（PO）、一致性绕射理论（UTD）等高频电磁分析方法相结合，在保证计算精度的同时，大大提高了计算速度，可以分析电大尺寸结构的电磁辐射、散射、EMC等确定性问题。

FEKO特点：具有多种算法可供选择，比如求解电小结构的天线，FEKO可以采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，既可以采用多层快速多极子，也可以采用混合算法——采用矩量法分析电小结构部分，而用高频方法分析电大结构部分。

网址：http://www.feko.info FEKO软件的界面包括CADFEKO、EDITFEKO、POSTFEKO，软件模块包括PREFEKO、FEKO、OPTFEK和OTIMEFEKO。CADFEKO主要用于创建几何模型，进行网格划分以及进行求解设置。

本课程中，重点对CADFEKO建立模型和网格，并在POSTFEKO中输出可视化结果的过程进行学习。更多其他模块的使用方法请参考用户使用手册。

cfxcfsCADFEKO

二、操作界面

boffekoutRUNFEKOPOSTFEKO CADFEKO的用户界面包括工具条、建模窗口、工程树、快捷工具、细节窗口和消息窗口。

菜单工具

工具按钮绘图窗口

工程树窗口 细节窗口

消息窗口

三、建模仿真过程

新建工程和设计结果可视化与输出增强分析和综合基本建模与求解参数设置添加激励与求解项模型结构输出偏好设置建模变量设置GUI接口

1、建立工程文件和保存

在CADFEKO中新建和保存后生成*.cfx文件（原始模型文件，包括几何模型、网格、求解设置、优化设置），*.cfm文件（保存网格数据）和*.pre文件（PREFEKO输入文件）。运行PREFEKO又会生成*.fek文件（求解模型信息）。运行FEKO后，又会生成*.bof（图形数据）和*.out（ASCII形式的结果文件）

2、基本参数设置

设置单位通过选择菜单Model-Model unit进行设置。系统默认的是cm。偏好设置中，可以在菜单Option-Colour中选择例如背景颜色。

3、建模

早期版本的FEKO软件采用的是卡片编辑生成模型的方法，随着人们对可视化建模需求增加，逐渐发展起了CADFEKO模块。不过至今，CADFEKO中仍然保留着文本编辑建模（EDITEKO），可以方便的对后缀名.pre的文件进行修改。

建立基本模型的方法与HFSS类似，基本类型包括线、面和体。建立的操作都是通过菜单Geometry进行或者点击相应的工具按钮。

线结构

面结构

体结构

如果要建立一个实体，在菜单Geometry-Solid菜单包含创建立方体、喇叭体、球体、圆柱体或椎体。以立方体为例进行介绍。

在Definition Method中可以选择建立立方体的方法，第一种是提供顶点起始坐标，长、宽和高。随即要在下方的Base Coner处输入参考坐标系UVN的坐标值，参考坐标系可以在Workplane标签页进行设置。默认参考坐标系与原坐标系相同。

依次输入顶点坐标（0，0，0），长（10），宽（20），高（30），名字为默认的Cuboid1，并点击Creat创建。FEKO采用连续创建模式，对话框不会自动关闭，可以紧接着建立第二个立方体。

第二种方法是提供面中点坐标，长、宽和高。采用这样的方法可以更方便的建立以该点为中心的立方体。

可以在Workplane中改变参考坐标系，看看发生的变化。U不变，将V修改为（0，-1，0），这时立方体的大小没有发生改变，宽向-y方向延伸，因为UVN满足右手定则，高向-z方向延伸。

在该标签页下，还可以完成旋转操作。在Rotate workplane中选择旋转轴，点击一次相应发生旋转90度的操作。比如选择绕v轴旋转90度可以得到以下的结果。

基本的视图操作： 旋转：鼠标左键+滑动鼠标 放大：滚轮

平移：按滚轮+活动鼠标

FEKO中也包含非常多的基本模型变换操作，以生成更加复杂的一些结构。这里介绍一下Sweep操作。例如建立一个螺旋弹簧，其横截面为5mm的圆，高度为100mm，5圈。首先要在起始位置建立圆形（横截面），从菜单选择建立圆形操作。圆心坐标为（0，30，0），为了使其横截面在yoz平面里，绕y轴旋转90°。又或者，改变U向量为（0，0，-1）。

接下来需要规定横截面运动的轨迹，这条轨迹为螺旋线，FEKO有生成螺旋线的命令（Helix）。借助这个命令，调整起始点为（0,30,0），生成满足条件的螺旋线。注意，起始点默认为x轴，此时需要在Worplane中绕z轴旋转90°。

接下来，右键点击工程树中的圆，选择Apply-Path Sweep操作。弹出的对话框要求选择路径，因此在工程树中选择Helix1，然后Create。

注：当两个物体相互遮挡的时候，可以在工程树中右键打开快捷菜单，选择View/Hide操作。另外一类最常使用的操作被成为布尔操作，以substract具体的操作为：首先选择tool parts（工具），然后从快捷菜单中选择Apply-Substract from。当提示选择下一个物体时（blank parts），选择被减去的对象。

在设置模型材料的时候，由于FEKO没有默认的材料库，需要首先手动建立一种材料。右键点击工程树Media可以建立介质，金属等材料。例如建立PCB常用的环氧玻璃布介质，需要在接下来的对话框中填写相对介电常数、损耗角正切等参数。

任何新建工程中，Media中有默认的有理想电导体、理想磁导体和真空。建立一种新的材料成功后，工程树中的Media下会增加一项。在FEKO中，默认物体的颜色由材料决定。因此设置物体的颜色设置是在材料属性设置中完成的。右键单击材料，选择change display colour。

设置好材料属性和颜色以后，就可以在工程树中选择物体对象，在下方的详细属性对话框中，右键快捷菜单中Regins-Properties设置其材料了。

下面还是以中心工作频率2.45GHz的对称振子天线为例，对接下来的端口设置、求解设置和可视化输出进行介绍。注意求同存异共谋发展。

1、新建并保存工程名为dipole。

2、设置模型的长度单位为mm。

3、建模 矩量法是基于网格和边的，可以求解无线细的理想天线模型，因此可以用一条线作为对称振子模型。将振子沿z轴放置，振子长度设置为60mm。

4、端口与求解设置

接下来进行端口设置，因为端口的优先级较材料要高，在建立的线中央直接设置端口和激励是可行的，这与HFSS中的操作存在较大的不同。在工程树中单击选择Line1，在下方的详细属性窗口中Edge下右键选择Wire1，弹出的快捷菜单中选择Create port-Wire port。在接下来的对话框中，Location on wire选择Middle，点击Create。

成功建立端口后会在线中部出现红灰蓝相间的标记。紧接着我们在端口上添加电压源激励。方法是右键点击工程树的Solution-Excitation，在快捷菜单中选择Voltage source并在稍后弹出的对话框点击Create创建电压激励。

接下来对求解参数进行设置，首先就是中心频率设置。右键选择工程树的Solution-Frequency-Set frequency。求解频率对话框中，选择Linearly spaced discrete points，设置起始频率为2GHz，终止频率为3GHz，频率点个数为21个。点击OK键确认。

为了生成最终的辐射场结果，需要双击工程树工程树Solution-Calculation-currents，弹出的对话框中保留所有模型上的电流。

与HFSS中一样，远场的求解需要指定远场的范围，即φ，θ的取值范围。在工程树中用右键点击Calculation-Request far fields，在对话框中设置整个空间。

接下来，同样的方法添加S-parameters求解项。

注：FEKO中默认采用MOM法求解。由于此时导体上刨分段的电流幅度相位是需要求解的未知量，因此求解空间已经局限于导体表面，未知量的个数由刨分段的数量决定，也就不用设置空气腔来限定求解变量的规模。

刨分设置在FEKO中是非常重要的一环，很多情况下，不是模型建立有问题而是网格刨分设置有问题导致的结果不正确。

刨分规则：刨分越精细，求解结果约精确，但是求解规模约大，求解时间越长。关于刨分的规则，FEKO用户手册中给出了如下的参考值。

线段长（wire segment length）：一般小于十分之一自由空间波长。三角形边长（triangle edge length）：一般小于六分之一自由空间波长。如果内存允许，最好是小于九分之一波长。

四面体边长（tetrahedra edge length）：小于十五分之一自由空间波长。线半径（Wire segment radius）：小于五分之一线段长。对模型进行刨分的操作通过菜单Mesh-Create Mesh开启，在文本框中输入刨分的长度。如果工作频率/带宽已经设定，那么可以通过点击Suggest按钮自动填充建议值。最后点击Create生成网格数据。

至此模型建立、端口设置与求解设置结束，我们可以在工程树中检查一下有什么没有添加的。没有问题就可以开始仿真分析了，从菜单中选择Run-FEKO。

提示Finished表示分析完成===================分割线==================

5、结果可视化输出

仿真结束，结果数据已经生成，但是CADFEKO中没有集成结果可视化输出功能。完成可视化输出的是另一个功能模块——POSTFEKO。可在CADFEKO工具栏中点击按钮模块。

（1）点击上方的按钮，生成散射参数。左侧Frequency框

启动POSTFEKO选所有频率，得到反射系数的模值随频率变化的曲线。利用左侧的图形设置按钮可以调整图形的线宽、标题、字体等等。

（2）点击左侧

按钮，可以生成天线的3D方向图。

（3）点击左侧

按钮，可以生成电流幅度分布。Cutplan 按钮可以切开一半进行观察。