1 概述
FEKO是工程界和學術界常用的電磁仿真軟件，因其獨特的低頻和高頻結合算法，常用于電大尺寸模型的仿真計算。用FEKO仿真大型反射面天線時，有三種方法：一、饋源和反射面一起計算，饋源采用MOM，反射面采用PO等高頻算法；二、饋源和反射面一起計算，均采用MLFMM;三、饋源和反射面分別計算，用饋源的遠場方向圖作為反射面的激勵，饋源采用MOM，反射面采用PO等高頻算法。三種方法對比，第一種和第二種饋源位置調節后要重新計算，不利于快速優化設計，第三種方法可以很好的解決這個問題，但計算準確度有待驗證。下面將對第三種方法進行詳細描述，并將仿真結果與實測結果進行對比，分析誤差出現的原因。
2 FEKO仿真
用FEKO仿真6米×4米切割反射面天線，頻率為2-6GHz，由于計算機資源有限，所以采用饋源和反射面分別計算的方式，提高計算效率。
2.1仿真及模型
6米反射面天線仿真分為兩步，第一步計算饋源，第二步用饋源的遠場數據激勵反射面，仿真反射面方向圖。下面分別進行介紹。
首先在CADFEKO中建立6米反射面天線饋源模型，如圖1所示，饋源為2-6GHz對數周期天線。
圖1 對數周期饋源仿真模型圖
饋源仿真時采用線激勵，算法選用MOM，仿真得到遠場數據，并將遠場數據保存到“．ffe”文件中。
然后進行6米反射面仿真，仿真模型如圖2所示。反射面照射選用對數周期饋源的輻射方向圖，即“．ffe”文件，斜45。放置，算法采用物理光學(PO)，計算反射面的遠場方向圖。
圖2 6米×4米切割反射面仿真模型圖
2.2仿真結果
仿真6米×4米切割反射面天線，得到方位面方向圖如圖3所示，波束寬度及增益統計見表1。
圖3 方位面方向圖
表1 波束寬度及增益統計
3 實測結果
天線測試場地選擇在室外進行，發射和接收天線距離為1030米，滿足遠場條件要求，收發天線等高，距離地面15米，周圍空曠無遮擋和反射，地面為雜草林。為了進一步減小外場測試的多徑效應，發射天線采用大口徑喇叭天線，降低環境對測試結果的影響。外場測試環境較好，測試結果準確度高。實測的波束寬度及增益如表2所示。
表2 波束寬度及增益統計
4 仿真與實測對比分析
對比實測和仿真數據，統計結果如表3所示，3dB波束寬度的差值很小，在8%范圍內，滿足工程上的使用需求，而增益值差異較大，主要原因分析如下：
1)反射面型面精度影響：反射面制造公差為1mm(r．m．s)，根據經典理論公式【1】可知，增益損失在2GHz為0.2dB，在6GHz為0.8dB;
2)饋源及支桿遮擋影響：反射面口面遮擋會使方向圖副瓣提高，增益下降，根據饋源及支桿在反射面口面的投影面積，可計算遮擋引起的增益下降在2GHz為0.15dB，在6GHz為0.6dB;
3)天線損耗影響：饋源天線損耗在2GHz為0.25dB，在6GHz為0.8dB;
4)測試誤差：增益測試采用對比法，測試誤差為0.2～0.5dB。
表3 實測與仿真數據對比統計
5 結論
用FEKO仿真大型反射面天線時，可將饋源和反射面分開計算，饋源采用MOM，反射面采用PO算法，計算時間比一起計算縮短一半，計算結果準確度高，非常適合大型反射面天線的快速仿真設計。
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本文標題：大型反射面天線的快速仿真與驗證
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