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一、
FEKO
简介
F
E
KO
是德语
FEldberechnung bei Korpern mit beliebiger Oberfl ache
的缩写，
意
思是任意复杂电磁
场计算，适用于复杂形状三维物体的电磁场分析。
FEKO<
/p>
是一款用于
3D
结构电磁场分析的仿真工
具。
它提供多种核心算法，
矩
量法（<
/p>
MoM
）
、多层快速多极子方法（
MLFMM
）
、物理光学法（
PO
）
、一致性绕
射理论（<
/p>
UTD
）
、有限元（
FEM
）
、平面多层介质的格林函数，以及它们的混合算<
/p>
法来高效处理各类不同的问题。
FEK
O
界面主要有三个组成部分：
CADFEKO
< br>、
EDITFEKO
、
POST
FEKO
。
CADFEKO
用于建立几
何模型和网格剖分。文件编辑器
EDITFEKO
用来设置求解
参数，还可
以用命令定义几何模型，形成一个以
*.pre
为后缀的文件。前处理器
/
剖分器
POSTFEKO
用来处理
*.pre
为后缀的文件，并生成
*.fek
文件，即
FEKO
实际计算的
代码；它还可以用于在
求解前显示
FEKO
的几何模型、激励源、所定义的近场点
分布情况以及求解后得到的场值和电流。
FEKO
主要有以下典型应用：
天线设计：
线天线、
喇叭和口径天线、
反射面天线、
微带天线、
相控阵天线、
螺旋天线、等等；
天线布局：实际上，天线总是装在一个结构上的，这会改变天线的“自由空
间”辐射
性能；
EMC/EMI
分析：由于
MoM
中仅仅需要离散电流流过的表面
，
FEKO
非常适
合各种类型的
EMC
仿真；
<
/p>
平面微带天线：
FEKO
采用全波方法分
析微带天线，可以精确获得耦合、近
场、远场、辐射方向图、电流分布、阻抗等参数；<
/p>
电缆系统：
FEKO
与
CableMod
结合起来
，
可以非常高效地处理系统中的负责
电缆束的耦合以及电缆与天
线的耦合问题；
SAR
计算：不同介质参数区域内的场值可以计算出来。然后这些场值被用于
计算
规范吸收比（
SAR
）
；
雷达散射截面（
RCS
）计算：对于大型目标、地面目标等的
RCS
< br>雷达散射截
面（目标识别）计算也通常是电大尺寸问题，同样，
< br>FEKO
的混合高频算法对这
类问题也有很好的计算效果
。
介质体和铁磁材料：
FEKO
的面等效原理和
体等效原理对介质体、铁磁材料
体等结构提供有效的计算方式。同时，其在平面多层介质
、涂敷线、介质基片等
应用领域也提供相应的处理手段。
二、
CADFEKO
CADFEKO
是<
/p>
FEKO
的一个组成部分，
它有利于在图
形或者
CAD
环境下建立和
设置
FEKO
模型，包含模型的建立、网格剖分、电磁参数的设定以及求解
方式的
选择。
CADFEKO
支持参数化模型的建立，
如果模型使用了变量，
我们就可以通过改
变变量修改整个模型。
CADFEK
还可以保存创建历史，也就是说对任意个别对象
进行修改，整个过程都
可以自动更新。此外，用户可以定义电介质参数，并将电
介质参数应用到模型的电解质区
域。
所有这些区域可以通过变换适用的介质参数
进行修改。
CADFEKO
还可以导入各种格式的<
/p>
CAD
模型并对其进行网格剖分，在有些情
况下只能导入剖分好的网格模型。
CADFEKO
可以输入网
格并提供一些基本的网格
编辑及网格优化工具。
1.
CADFEKO
概述
CADFEKO
三维显示如图
1-1
< br>，顶端为主菜单和工具条（分别为标准工具、选
择工具和运行工具）
；左边为工具框（分为创建几何形状、操作、变换和求解设
置）和树形结构显
示；底端为消息窗和状态栏；以及窗口区（包括三维视图或注
释编辑器）
。
图
1-1
CADFEKO
主界面
1.1
标准工具条
< br>标准工具条包括用于创建文件菜单选项的快捷选项，
打开及保存模型，
如图
1-2
所示。
图
1-2
标准工具条
Undo Redo
What
’
sthis?
New
Open
Save
Notes
New
3D View
图
1-2
标
准工具条
New
、
< br>Open
、
Save
主要用来进
行创建、打开、保存模型，也可以通过
File
菜单中的选项进
行。
New
命令可以清除当前的模型并打开一个新的空白模型。
Open
命令用来打开一个已有的模型，模型是一个格式为
*.cfs
的文件。
Save
命令
用来保存模型，
它能够自动保存
*.cfs
文件——包括工作区（视图、剪切平面、颜
色设置等）以及
*.cfm
文件和
*.
pre
文件；而
File
→
Save as
命令则是将当前模型
（
*.cfx
，
*.cfs
，
*.cfm
，
*.pre
）保存为一个新的名字，除了保存文件，这个选项
Model
将
*.pre
文件更新为新的
*.cfm
文件。
Notes
文本编辑器用
来打开注释文本，
如图
1-3
，
用户可以对模型加入注释，
也可以通过
Vie
w
→
Notes
命令打开。
图
1-3
Undo
（撤销）和
Redo
（重做）适用于对模型的操作，包括创建和修改模型
< br>的几何参数、变量、介质、方案配置等。如果一个变量在工作平面中被使用，在
变
量创建后模型中的撤销列表被阻止。
在那个点进行撤销操作，
首
先必须将变量
从工作平面移走。
当目标被重新划分网格或网格被
删除时，
所有的已有网格存储
在撤销及重做列表中，如果很多网
格被多次修改，它可能需要大量内存。
1.2
选择工具条
< br>选择工具条能控制三维视图中的某些选项，如图
1-4
所
示，它包括此项选择
的两组切换按钮、
撤销及恢复按钮。
在每组切换按钮中，
一个按钮总处于激活的
状
态。
Rectangle
Geometry
parts
Mesh
labels
Mesh
vertices
Undo
selection
Single
Polygon
Faces Edges
Mesh
Mesh
Highlight
parts
elements
mesh edges
Redo
selection
图
1-4
选择工具条
1.3
运行工具条
< br>运行工具条用来运行
EDITFEKO
、
PREFEKO
、
POSTFEKO
< br>、
FEKO
以及
OPTFEKO
，
如图
1-5
所示。当然也可通过
Run
菜单下的选项选择。
PREFEKO
FEKO
EDITFEKO
POSTFEKO
OPTFEKO
图
1-5
CADFEKO
模型被保存为
*.cfx
文件，
< br>在
FEKO
中求解这个模型需要两外的两个
输入文件，一个被命名为
*.cfm
文件，内含网格
信息；一个被命名为
*.pre
文件，
用来控制求解过程。当在
Run
菜单中每次打开一个组成部分，
时，
CADFEKO
自
动将当前的网格
输出到
*.cfm
文件中。如果求解参数是有效的，
*.pre
文件将与
*.cfm
< br>文件一起被保存，从而即使在
FEKO
组的其他组成中运
行
PREFEKO
用户也
会得到相应的
出错信息。
在
Run
菜单下的
Component parameters
选项允许对各种不同的
FEKO
组成部
分指定命令参数。
当选中
Remote FEKOexecut
ion
时，
远处的主机会被用来执行远
处的操作。
1.4
左侧工具栏
左侧工具栏中的图标如下几图所示：
原始体图标
立方体
锥台
球体
椭圆弧线
圆柱体
圆锥体
多边形
椭圆
螺旋形
抛物面
贝塞尔曲线
过点的旋转曲线
线段
多线段曲线
新构造体应用工具
布尔相加
布尔相减
布尔相交
表示带标记的点
劈开
爆破
母体旋转或自旋生成的对象
母体扫描或拉伸生成的对象
简化的几何形状
两个边缘之间蒙皮（规则表
面）
表示将其他项投影到它上面
所生成的几何边缘
转换工具
模型材料设置
平移
旋转
创建电介质
创建金属
缩放
创建分层介质
镜像
创建阻抗片
端口，加载项以及激励
导线端口
边缘端口
带状线端口
磁流源
设置频率
加载无穷大平面
加载阻抗
设置功率
电场点源
设置辐射方向图的点源
有限元区电流
电压源
平面波激励
计算目标
优化设置
电流计算
进场计算
远场计算
S
参数计算
SAR
计算
执行电缆分析计算
考虑理想天线接收功率计算
算
添加一个最优化搜索
添加阻抗计算
添加近场计算
添加远场计算
添加
< br>S
参数计算
添加
SAR
计算
合并目标
三、
RCS
计算过程
1.
建立目标几何模型
利用
FEKO
建模时，一般采用由上而下的建模方法。在
CADFEKO
窗口左侧工
具栏中的模型建立工具栏中提供了各
种各样的基本模型，如球、立方体、圆柱、
圆锥、直线、面等。当建立复杂目标的几何模
型时，将复杂目标看作基本模型的
组合，先构建基本模型如面、体。然后通过
CADFEKO
窗口左侧的修改模型工具
栏中的旋
转、镜像以及布尔运算来建立最终目标。
下面以一个带翼的导弹为列来说明建模的主要过程：
图
2-1
带翼导弹模型图
（
1
）
、建立头部弹头
从左侧工具栏中选择“
sphere
”
，设置尺寸，
“
create
”一个
球体。
（
2
）
、建立左边的椎体
从左侧工具栏中
选择“
cone
”
，弹出建立椎体模型
的对话框，通过
coordinate
选项来改变工作平面，如
图
2-2
，包括坐标的原点以及方向的调整。把工作平面
调整好之后设定尺寸，创建椎体。
图
2-2
椎体工作平面调整对话框
（
3
）
、建立中间的圆柱和尾部的圆锥底座
分别同上第二部一样通过调整工作平面之后建立模型
（
4
）建立四个翼
<
/p>
四个翼的建立相对而言应该说是最麻烦的一步，
因为不能像其他软
件一样可
以通过面或者是线的方式生成体，
所以只能通过已有的
体模型通过布尔运算等方
法建立，这里使用
Flare
的模型来生成。先调整工作平面到尾部翼的位置，在
coordinat
e
中设定工作平面，在
geometry
中设置尺寸，如图
2-3
所示。
（
5
）
、布尔运算合成一个体
将所有的部件全部建立之后，选中所有的模型，通过布尔加的方法将所有的
体模
型合成一个整体。合成后的树状结构如图
2-4
所示
图
2-3
锥台尺寸设置对话框
图
2-4
树形结构图
复杂模型可以通过改变坐
标平面、
布尔运算、
转化旋转等方法按照由简单到
复杂的步骤建立。
如模型是介质的，
则在建立好模型之后在左侧工具栏中选择所要添加的介质，
或者使用主菜单中
的
Model
→
Add medium
来选择所要添加的介质。介质体在剖
分时一般是生成四面体网格
，一般用
FEM
算法计算。
2.
设置频率
如图
2-5
所示，在
CADFEK
O
窗口中的方案工具栏中右键选择“
Frequency
”
，
弹出图
2-6<
/p>
所示的频率设置对话框，输入频率后“
ok
”
，确定入射波频率，这里
以入射波频率为
< br>300MHz
为例。