FEKO 5.4电磁场分析技术与实例详解

1. 内容全面，几乎覆盖FEKO 5.4的所有主要功能

2. 首次介绍FEKO 5.4所用到的理论算法，内容简单、明确，容易理解

3. 例题分类编写，使读者更方便理解和练习，也方便按类查找所使用的方法和技巧

4. 幅图较多，特别适合初学者学习，也可作为教材和手册使用

5. 尽可能多的提供软件帮助中的信息，免除读者查找英文手册的苦恼

FEKO是目前国内外比较流行的电磁场高频计算软件，其主要算法是矩量法（MOM）、物理光学法（PO）、一致性几何绕射理论（UTD）、快速多极子求解方法（MLFMM）等。目前最新版本是5.4。FEKO是比较容易学习和上手的软件，但是要真正掌握其内涵，还需要在理论和实践方面多下工夫理解和练习。

虽然FEKO容易学习，但是初学者在学习和使用的过程中还是会碰到一定的困难。这主要是因为一方面需要通过查阅大量的英文帮助，使学习的速度和效率变得很慢，另一方面FEKO的卡片在使用时还有许多技巧需要掌握。本书就是在这样的背景下编写的。本书的目的是把FEKO中最重要的核心内容搜集在一起，把大量的资料归类整理，按照中国人的习惯进行编辑加工，使本书更适合阅读和查找。此外，本书把大量的例子分类编写，从各个方面练习建模过程和卡片的使用技巧，使读者更容易理解和学习，也使本书更适合作为教科书。

本书包括10章内容。第1章主要讲述FEKO的算法基础、FEKO的基本操作过程和一般指导说明。第2章是FEKO的建模工具——CADFEKO的详细介绍，本章主要是根据手册翻译和整理而成的，内容比较详细，目的是让读者方便阅读和查找。第3章是后处理模块——POSTFEKO的详细介绍，主要介绍几何模型显示方法以及3D、2D结果显示方法。第4章是卡片编辑器EDITFEKO的介绍，主要介绍如何在EDITFEKO中进行命令流（卡片）的编写、编辑、运行等语法规则。第5章是几何建模卡片的介绍，第6章是控制卡片的介绍，这两章介绍得不是很详细，主要是因为一是受篇幅所限，二是卡片的使用方法非常复杂，在具体使用时需要查阅“使用手册”。第7章是FEKO在天线分析设计方面的例题分析，给出几种典型天线的分析方法。第8章是FEKO在求解电磁散射（RCS）方面的应用实例。第9章是FEKO在求解波导传输线结构方面的应用实例。第7～9章分类编写例题，目的是让读者更方便理解和练习，也更方便查找使用方法和技巧。第10章是FEKO的优化技术、时域技术、自适应频率采样技术简介，本章起到抛砖引玉的作用，目的是让读者了解FEKO更多的功能，其详细的使用方法可参考“使用手册”。

本书由阎照文、苏东林、袁晓梅编写，其中阎照文编写第1、7、8、9、10章，苏东林编写第2、3章，袁晓梅编写第4、5、6章，全书由阎照文统稿。此外，研究生付路、张兰兰、于晓丰、田国亮、姜英杰、王涛、栗伟珉、韩轶峰、王刚、车明明、韩雅静、王向晖、刘焱、王冰切、翟禹、哈聪颖、康骊、宜娜参与了本书的部分编写工作，在此向他们表示感谢。

本书的出版得到了“北京市属市管高校人才强教计划资助项目”的资助，在此表示感谢。

虽然编写者付出了大量的艰苦工作来规划、思考、编写本书的结构章节和内容，但由于时间紧迫，缺点与错误在所难免；本书是否能达到编写者的初衷，是否能让读者满意，还需要实践的检验。编写者欢迎关于本书的任何批评与赐教，联系地址：yanzhaowen@buaa.edu.cn。

编 者

于北京航空航天大学

2009年8月

前言

第1章 FEKO基础 1
1.1 FEKO概述 1
1.2 矩量法基础 2
1.2.1 矩量法基本理论 2
1.2.2 用四边形单元对电场积分
方程的离散 3
1.2.3 用三角形单元对电场积分
方程的离散 10
1.2.4 远场的近似表示 14
1.2.5 奇异点的处理方法 15
1.2.6 空间三角形的积分方法 20
1.3 物理光学法（PO）基础 21
1.3.1 无源区散射场的积分方程 21
1.3.2 散射场的物理光学近似 22
1.3.3 Gordon面元积分法求散射场 22
1.3.4 涂敷介质面元的散射 23
1.4 一致性几何绕射理论（UTD）基础 24
1.4.1 基本原理 24
1.4.2 射线类型 25
1.5 FEKO基本操作过程 28
1.5.1 例1 贴片天线实例 28
1.5.2 例2 EMC耦合问题 38
1.6 一般指导 43
1.6.1 剖分指导 43
1.6.2 标签的使用 45
1.6.3 利用对称性 46
1.6.4 介质体 47
1.6.5 文件名说明 48
1.6.6 对结果的有效性检查 48
1.7 前处理器PREFEKO 49
1.7.1 概述 49
1.7.2 符号变量 49
1.7.3 FOR/NEXT循环 49
1.7.4 IF/ELSE/ENDIF结构 50
1.7.5 符号节点名 51
1.7.6 PRINT和EXIT命令 51
第2章 CADFEKO操作指南 52
2.1 使用CADFEKO 52
2.1.1 CADFEKO概述 52
2.1.2 三维视图 55
2.1.3 树形结构 60
2.1.4 变量参数 62
2.1.5 选择项目 64
2.1.6 删除项目 66
2.1.7 点输入 66
2.1.8 局部直角坐标 67
2.1.9 属性 68
2.1.10 注释编辑器 68
2.1.11 消息文件和log文件 69
2.1.12 获取帮助 69
2.1.13 快捷键 69
2.2 CADFEKO建模 70
2.2.1 定义单位 70
2.2.2 几何扩展 70
2.2.3 建模 71
2.2.4 几何模型操作 74
2.2.5 产生简单原型——删除部件的
创建历史记录 79
2.2.6 几何的有效性检查 80
2.2.7 创建网格 80
2.2.8 网格的验证和编辑 83
2.2.9 优化网格 86
2.2.10 变换 87
2.2.11 装配图 88
2.3 在CADFEKO中定义求解特性 89
2.3.1 使用有损耗媒质 89
2.3.2 设置材料属性 90
2.3.3 设置频率 94
2.3.4 设置总的激励源功率 95
2.3.5 独立于几何体的源 95
2.3.6 在几何体上设置端口、源和负载 98
2.3.7 无穷大的面——Green函数和
地平面 101
2.3.8 求解的控制 102
2.3.9 求解 103
2.3.10 模型确认 107
2.3.11 运行的组成部分 107
2.3.12 在EDITFEKO中处理CADFEKO
模型 108
第3章 POSTFEKO指南 110
3.1 引言 110
3.2 POSTFEKO概述 110
3.2.1 会话、模型和结果的概念 110
3.2.2 打开POSTFEKO 112
3.2.3 启动其他的FEKO组件 112
3.3 显示几何模型 112
3.3.1 缩放/旋转/移动模型 113
3.3.2 模型视图控制面板 113
3.3.3 点与点之间的距离 117
3.4 显示3D结果 117
3.4.1 3D结果的选择 117
3.4.2 普通设置 118
3.4.3 3D结果类型 119
3.5 显示2D结果 121
3.5.1 2D结果控制面板 121
3.5.2 缩放和移动图形 124
3.5.3 2D结果选择 124
3.5.4 电流和电荷图形 124
3.5.5 源数据图 125
3.5.6 S参数图形 125
3.5.7 功率数据图形 125
3.5.8 无辐射网络图形 126
3.5.9 远场图 126
3.5.10 近场图 127
3.5.11 数值序列描述 127
3.5.12 加载并保存原始数据 127
3.5.13 POSTFEKO中的.pfg图形和
导入GraphFEKO中的.wfg图形 128
3.6 输出3D/2D图形 128
3.7 查看文本输出文件 129
3.8 得到帮助 129
3.9 快捷键 129
第4章 EDITFEKO指南 131
4.1 EDITFEKO概述 131
4.2 EDITFEKO工具条 132
4.2.1 文件控制工具条 132
4.2.2 编辑和窗口工具条 132
4.3 EDITFEKO中的菜单项 133
4.3.1 文件菜单 133
4.3.2 编辑菜单 133
4.3.3 几何卡片和控制卡片菜单 134
4.3.4 运行菜单 134
4.3.5 窗口菜单 134
4.3.6 帮助菜单 134
4.4 EDITFEKO中的参数 135
4.4.1 外观标签 135
4.4.2 选项标签 135
4.5 PREFEKO模式 135
4.5.1 产生输入卡片 135
4.5.2 可变编辑器 137
4.6 OPTFEKO模式 137
4.6.1 参数标签 137
4.6.2 罚函数标签 138
4.6.3 优化标签 138
4.6.4 目标函数标签 138
4.7 重要的按键 138
第5章 几何建模卡简介 140
5.1 几何卡概述 140
5.2 建立“点”卡 141
5.2.1 **卡 141
5.2.2 DP卡 141
5.2.3 LA卡 141
5.2.4 CB卡 142
5.2.5 IP卡 142
5.2.6 RM卡 142
5.3 建立“线段”卡 142
5.3.1 BL 142
5.3.2 CL 143
5.3.3 HE 143
5.3.4 WG 143
5.4 建立“面”卡 144
5.4.1 BP卡 144
5.4.2 BQ卡 144
5.4.3 BT卡 144
5.4.4 EL卡 145
5.4.5 KK卡 145
5.4.6 KR卡 146
5.4.7 KU 146
5.4.8 NU卡 146
5.4.9 PB卡 147
5.4.10 PH卡 147
5.4.11 PM卡 147
5.4.12 TO卡 148
5.4.13 ZY卡 148
5.5 建立“介质”卡 148
5.5.1 ME 148
5.5.2 DK 149
5.5.3 DZ 149
5.5.4 QU 150
5.5.5 QT 150
5.6 “物理光学法”卡 150
5.6.1 FO 150
5.6.2 KA 151
5.6.3 KL 151
5.6.4 PO 151
5.6.5 VS 151
5.7 有限元和快速多级子卡 152
5.7.1 FM 152
5.7.2 FP 152
5.8 几何绕射理论法卡 152
5.8.1 PY 152
5.8.2 UT 153
5.8.3 UZ 153
5.9 几何模型修改卡 153
5.9.1 SY 153
5.9.2 SF 154
5.9.3 TG 154
5.9.4 TP 154
5.9.5 CN 155
5.9.6 IN 155
5.10 建模结束标志卡 155
第6章 控制卡简介 156
6.1 控制卡概述 156
6.2 循环控制卡 157
6.3 媒质控制卡 157
6.3.1 BO 157
6.3.2 SK 157
6.3.3 GF 158
6.3.4 DI 158
6.3.5 CO 159
6.4 加载阻抗负载卡 159
6.4.1 LD 159
6.4.2 LE 159
6.4.3 LP 160
6.4.4 LS 160
6.4.5 LZ 160
6.4.6 L4 160
6.5 复合功能卡 161
6.5.1 TL 161
6.5.2 CG 161
6.5.3 CF 161
6.5.4 CA 162
6.6 激励源卡 162
6.6.1 A0 162
6.6.2 A1 163
6.6.3 A2 163
6.6.4 A3 163
6.6.5 A4 163
6.6.6 A5 164
6.6.7 A6 164
6.6.8 A7 165
6.6.9 AE 165
6.6.10 AF 165
6.6.11 AI 166
6.6.12 AP 166
6.6.13 AR 167
6.6.14 AS 167
6.6.15 AV 168
6.6.16 AW 168
6.6.17 AC 169
6.6.18 FR 169
6.6.19 PW 169
6.7 输出控制卡 169
6.7.1 DA 169
6.7.2 OS 170
6.7.3 PS 170
6.7.4 OF 171
6.8 电磁场计算卡 171
6.8.1 FF 171
6.8.2 FE 171
6.8.3 RA 172
6.8.4 SP 172
6.8.5 CM 172
6.8.6 SA 172
6.9 文件结束标志卡 173
第7章 FEKO求解天线问题实例 174
7.1 例1 用MOM/FEM耦合法计算
肌肉球内的电场分布 174
7.2 例2 地面上的介质谐振天线 177
7.3 例3 使用理想接收天线模型进行
天线耦合计算 182
7.4 例4 喇叭天线 187
7.5 例5 微带线馈电的圆贴片天线 192
7.6 例6 Yagi-Uda天线 195
7.7 例7 UHF天线阵 200
7.8 例8 埋入地面里的线天线 212
7.9 例9 介质板上的贴片天线 215
7.10 例10 对数周期天线 221
7.11 例11 阻抗匹配偶极子天线耦合 224
第8章 FEKO求解RCS问题实例 230
8.1 例1 薄介质片的RCS计算 230
8.2 例2 使用MLFMM计算
三角锥的RCS 233
8.3 例3 磁场探针 235
8.4 例4 用面等效电流法计算
介质球的RCS 239
8.5 例5 用体等效电流法计算
介质球的RCS 242
8.6 例6 带有涂层金属球的RCS计算 244
8.7 例7 用物理光学法并考虑棱边修正
项计算金属立方体的RCS 247
第9章 FEKO求解传输线问题实例 252
9.1 例1 屏蔽电缆内部耦合场计算 252
9.2 例2 波导结构的S参数计算 256
9.3 例3 双线传输线输入阻抗 259
9.4 例4 地平面上带状线的S参数计算 261
9.5 例5 同轴电缆 266
9.6 例6另一种方法重新求解例5 272
9.7 例7 微带滤波器 280
第10章 优化技术、时域技术及自适应频率
采样技术简介 285
10.1 FEKO求解优化问题（OPTFEKO） 285
10.1.1 *.pre文件 285
10.1.2 *.opt文件 287
10.1.3 创建一个新的*.opt文件 287
10.1.4 定义优化参数 288
10.1.5 定义罚函数 288
10.1.6 定义优化过程 288
10.1.7 定义目标函数 288
10.1.8 运行优化 289
10.1.9 观察结果 289
10.2 FEKO求解时域问题（TIMFEKO） 290
10.2.1 *.pre文件 290
10.2.2 *.tim文件 292
10.2.3 创建一个新的*.tim文件 293
10.2.4 定义脉冲形式 293
10.2.5 定义频率块 296
10.2.6 定义归一化 296
10.2.7 定义激励输出 296
10.2.8 定义时间点 296
10.2.9 运行TIMEFEKO 297
10.2.10 观察结果 297
10.3 FEKO求解自适应问题（ADAPFEKO） 298
10.3.1 描述 298
10.3.2 运行ADAPFEKO 298
10.3.3 *.pre输入文件 299
10.3.4 例题 299

1. ANSYS 10.0工程电磁分析技术与实例详解 [阎照文]
2. 电磁场与电磁波（第四版）同步辅导及习题全解 [主编 王谋 孟浩]
3. Ansoft 12在工程电磁场中的应用 [赵博 张洪亮 等编著]