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FEKO中文手册第五章


5 在 CADFEKO 中定义求解配置。
利用 CADFEKO 2,我们可以建立模型并且得到其在 CADFEKO 中的完全解。对于高级 用户而言,EDITFIKO 提供了关于求解的更多控制(见 5.12 节) 。但是,需要注意的是,我 们不能在 CADFEKO 和 EDITFEKO 中同时控制求解。一旦*.pre 文件在 CADFEKO 之外定 义或编辑, 那么在 CA

DFEKO 中的求解配置选项就不能再使用了。 通过选择主菜单中 Solution →Enable solution configuration,可以重新使用 CADFEKO 设置,只是在*.pre 文件中的用户 设置将会被忽略。

5.1 使用绝缘耗散媒质
在模型中, 须要在使用媒质之前定义它们。 模型中的绝缘体由在相应几何体区域中设置 Dielectric 媒质来确定。传导损耗是由传导表面是用户定义的金属媒质构成造成的。表面覆 盖层和薄的绝缘层由用户定义的 Layered dielectrics 在模型表面确定。 Layered dielectrics 是由 多个单一绝缘层构成的。 在某些情况下我们只知道表面的平均表面阻抗, 这时表面可以被看 作是一个阻抗层(Impedance sheet) 。 用户定义的媒质列举在目录树的 Media 下。每种类型都被单独列出来,只是须要使得 媒质名称是全局唯一的并且不超过 43 个字符。每个选项旁边的颜色标志表明了使用哪种颜 色来表示在 3D 视图和明细树形结构中的媒质(见 3.4.2 节) 。我们可以通过每种媒质的弹出 菜单中 Change display color 项来修改颜色设置。 (选择的颜色设置保存在*.cfs 文件中)前三 个选项分别是良电导体,良磁导体(目前只在设置导磁地平面时使用)和自由空间。自由空 间不能编辑也不能删除。 虽然单一阻抗层严格来说不能看作是一种介质, 但是用户定义的阻抗层也在树形结构的 Media 项下列举了出来。这时可以像其他介质那样定义、应用和显示阻抗层。 绝缘介质可以在树形结构中重命名, 也可以在其相应的属性对话框中修改。 所做的修改 将会体现在所有应用绝缘介质的实例中。 如果在其他项目中没有使用绝缘介质, 那么删除介 质也可以。

5.1.1 绝缘媒质
绝缘媒质能应用在区域中(见 5.2.1 节) ,也能用于构建 Layered dielectrics 和 planar substrate。 通过在树形结构的媒质工具栏中右键单击 Media 然后选择 Create dielectric medium 就可以建立绝缘介质, 或者是在主菜单中选择 Model→Add medium→Dielectric。 和在树形结 构中重命名一样,我们也可以在 Create dielectric medium 对话框中的 Name 栏中修改名称。 绝缘媒质的定义取决于以下四项: 相对介电常数 和介质损耗因子 , 相对磁导率 , 磁损因子 tan ,

.损耗因子和电导率都能定义绝缘损耗,但是有不同的频率特性,

要根据不同的问题作不同的选择。例如,低损耗绝缘基板使用损耗因子,而人体组织(在特 殊的吸收率研究中)则使用电导率。物质密度仅在特殊的吸收率计算时使用,但是它也须指 定并且其值大于 0.在所有这些选项框中都可以使用表达式。

有效介电常数由下式给出:



有效 permeability 为

5.1.2 金属介质
传导(趋肤效应)损耗通过设置相关表面媒质为金属来指定。 (在包层良导体区域的表 面上不能这样操作。 )在 Media 工具栏中,右键单击结构树中的 Media 项然后选择 Create metallic medium,就可以创建金属媒质。也可以通过在主菜单中选择 Model→Add medium→ Metallic 来实现。注意我们不能把实体区域设置成金属媒质。这种情况下要想有效建模,须 要把实体内部区域设置成自由空间并且把表面设置成厚的金属媒质。这里的“厚”指的是表 面厚度要远大于趋肤深度。 (见 5.2.2 节) 金属媒质由电导率 ,相对磁导率 和磁损因子 tan 决定。

在本手册中,传导媒质一词主要指金属媒质或者是良导体。

5.1.3 分层绝缘体
自由空间区域之间的表面可以标记为薄的绝缘层或是包层导体。 可以使用用户定义的分 层绝缘体媒质来实现。 分层绝缘体媒质由任意数目的具有特定厚度的绝缘层构成。 注意在定 义分层绝缘体之前就要定义由绝缘媒质构成的各种层结构。 建立分层绝缘体对话框包含一个表格,表格中有关于每一层的厚度和媒质选项域。在 Media 项下只有 Dielectric media 可用。点击 Add 按钮在当前选择的层之后添加一个新的层, 点击 Remove 删除当前层。因此可以在任意两层之间插入新的层。在 Thickness 栏可以使用 表达式。 根据选择的解法, 包层和薄的绝缘层必须要在几何尺度和电尺度两方面都足够薄。 如果 设置接近厚度限值 CADFEKO 将给出警告,如果超出了厚度限值 CADFEKO 将给出出错信 息。

5.1.4 阻抗层
阻抗层(Impedance sheet)结构用来指定自由空间区域中间表面的表面阻抗。这些 “media”定义了阻抗的实部和虚部。理论上,在表面上设置合适的金属媒质可以获得相同

的效果,但是在某些情况下,只有表面阻抗是已知的。

5.2 设置材料属性
在缺省设置下,所有的单元都是良电导体(通过 MoM 求解) 。通常在区域,表面和边 沿/导线处定义属性。区域是指列举在详单树形结构中的完全封闭的空间。只能在详单树形 结构中选择某一区域。 一些输入模型利用多个表面部分来定义实体区域的边界。 这些模型没 有任何区域也不可能指定实心绝缘体。 尽管如此, 如果各个表面部分整合起来构成了封闭的 表面,CADFEKO 会自动为新的部分构建可用的区域。 Faces 是独立的表面部分,它们列举在详情树形结构中。当面选择处于激活状态时(见 3.6 节) 可以在详情树形结构中选择面也可以在 3D 视图中选择。 face” , “ 一词用来区分 “surface” , “surface”在 CADFEKO 中是 2D 原型,比如一个多边形。边沿—也列举在详情结构树中— 包含表面边沿和自由曲线(也叫做“wires”). 在可能的地方,媒质属性在进行几何操作的时候是固定不变的。例如,如果一个表面被 切分操作分成两部分,这两个表面会继承父类的属性;或者,如果选择了两个重叠的表面, 那么最终选择的这个整体表面将会拥有原来两个表面的共有属性。如果不能整合父类属性, 所选单元会标志为有问题。

5.2.1

区域属性

设置电介质或是自由空间区域的属性, 可以通过在弹出菜单中选择一个或多个区域然后 单击选择属性项。这就打开了如图 5-1 所示的区域属性对话框。

图 5-1:区域属性对话框 其中类型栏用来设置媒质类型——对于区域来说可能是良导体,自由空间或是电介质。 把区域设置成自由空间就建立了一个中空结构的网格, 把区域设置成良导体则建立了一个实 体区域。 当进行几何操作的时候这种区别很明显。 例如, 我们可以删除包围自由空间的边界, 但是却不能删除包围电介质或是良导体区域的边界。 一些性质只有包围自由空间区域的边界 面才有。 Dielectric 媒介类型只有在 Media 列表包含绝缘媒质的时候才可用(见 5.1.1 节).打开 Region properties 对话框就可以定义绝缘介质——Dielectric 媒质项会立即变为激活状态。 如果类型项是 Dielectric,只能在名称列表里选择合适的媒质。和标签名称必须唯一不同的

是相同的媒质名称可以用于多个区域。 当对有相互冲突材料属性的重叠区域进行操作时, 这 个区域会被标记为有问题。 初始时,对话框显示的是当前选中单元的状态。如果选中了复合区域,对所有对话框都 不同的属性栏将设置为空。应用修改时并不会改变属性。例如,我们可以同时修改多个不同 电介质的网格大小。

5.2.2 表面属性
Face properties 对话框有两个选项卡:Properties 和 Solution,如图 5-2. 所有媒质参数都 是在 Properties 选项卡中设置的。

图 5-2:表面属性对话框 在表面媒质选项组中 Face type 栏的设置取决于包围这个表面的两个区域的媒质。如果 表面两侧都是自由空间,那么表面媒质的选项有:良电导体,有损传导表面,阻抗层,薄绝 缘层和缺省。 (只有定义了相关媒质才能使用其中的某些项。 )我们将在下面更详细的讨论 Default 项。 特殊情况下缺省项就是 Perfect electric conductor.如果有损传导表面选项选择的是 金属媒质,就需要指定媒质的厚度。注意区域是不能设置为金属媒质的,不过我们可以这样 做,把区域的边界表面设置成有损表面并保证表面厚度远大于趋肤深度,

阻抗层是具有特定表面阻抗的无限大薄传导面(------------------) 。如果选择薄绝缘层, 媒质栏会列举出所有分层绝缘媒质。 薄绝缘层用来建立像 automotive windows 这样的平面多 层绝缘结构。 如果表面构成了两个绝缘区域的中间边界或是构成了一个绝缘区域和自由空间的中间

边界, 表面类型选项就会是缺省, 绝缘边界, 有损传导表面和良导体。 如果选择了绝缘边界, 那么表面表示的是两个不同绝缘区域之间的边界。 有损传导表面和良导体用来定义一个绝缘 区域中的传导边界。 例如当在一个有限基底上建立一个贴片天线, 侧面和大部分顶面将设置 为绝缘边界,贴片和地平面将设置为导电平面。这里的缺省项为绝缘边界。 如果边界区域两边都是良导体, 可选的表面类型项就只有缺省和良导体。 这里的缺省项 是良导体。 我们改变边界区域的时候,表面类型的选择是不变的。这可能会导致无效设置。例如, 如果在一个表面边界上把有损导电边界设置成了自由空间, 并且区域两边的边界改变为良导 体,那么这样的设置就是无效的。这些设置正常显示在结构树中,只是在属性对话框中显示 三种状态。 (即使是所有选择的表面具有一样的设置) 这样区域就能设为其他项并能在不改 。 变表面设置的情况下撤销。在此期间表面会标记为有问题,必须手动设置以消除问题。 当改变边界区域的时候缺省设置也是不变的。 在不同的情况下, 为每一种区域组合提供 合适的选择。例如,如果区域是良好导电的,它的边界面也只能是良好导电的。如果设置为 良导体,即使区域改变成绝缘体表面依然是良好导电的。大多数情况下这是不恰当的。 (拥 有封闭良导体边界的绝缘体和良导体本身的性质一样——只是计算时间更长而已) 。尽管这 样, 如果把良导体区域表面设置为缺省, 在区域更改为绝缘体的时候, 表面就变为绝缘边界。 注意这就意味着如果一个 2D 表面(默认为良导体)包围绝缘体时,结果表面会变为绝缘边 界。 包层应用在表面两侧。 因此只有表面两边都是自由空间是这项才是可用的。 包层名称在分层 媒质列表中选择。在图 5-3 中,包 1 位于外侧。

图 5-3 包层应用于导体表面两侧

5.2.3 边沿属性
边沿属性对话框,如图 5-4,包含设置局部导线半径项(在创建网格对话框中优先使用 缺省设置) ,设置内核媒质和应用包层。当边沿是导线的时候这些选项才可用,比如边沿不 是一个表面的边界时。

图 5-4 边沿属性对话框 要是考虑导线的传导损耗, 需要设置导线类型为有损导体同时选择金属媒质。 对于包层 来说,包层名称从分层绝缘媒质列表中选择,但当前导线只能使用单一包层。

5.2.4 设置网格单元属性
应该在几何体上设置理想的属性, 因为每当几何体剖分网格的时候, 网格就会复制几何 体的属性。网格由几何体的 SNAPSHOT 创建。网格剖分后任何几何体(或者几何属性)的 改变不会反映在网格上。 然而,由于媒质列表中的项目和媒质设置相关,媒质参数能在网格剖分后改变。例如, 如果剖分了一个几何体区域然后把媒质类型从 Teflon 变为 FR4,网格区域将会沿用 Teflon。 尽管如此, 如果在网格剖分后把媒介 Teflon 重命名为 Teflon_new,剖分区域就会指 Teflon_new. 在网格上设置属性仍然是可能的。选择需要的单元标签(不是单一元素)接着在主菜单中选 择 Edit→Properties。 对于 TETRAHEDRA 只能指定媒质类型。对于三角形,每条边都要设定媒质类型。表 面媒质和包层属性可以像设置表面那样设置, 这里的两个包围媒质是在一个对话框中指定的 而不是在单独的区域对话框中。 如果以这种方式修改任何媒质, 表面媒质或是覆盖层设置就 会变成无效,设置立即变成了 TERNARY 状态,须要重新更新。 (对输入网格才需要指定网 格元素的媒质。 )对线段标签,周围介质可以在网格属性对话框中设定。线段的内核介质和 包层可以像边沿一样设定。 需要注意的是,网格应用的设置不改变任何几何设定。如果模型重新剖分,这样的设置 就会丢失(除非网格先重命名,因为在这种状况下有许多备份或是相互冲突的单元) 。因此 不建议在网格上设置网格属性,此时几何体是可用的。这些工具是为使用输入网格预留的。

5.2.5 显示绝缘介质,涂层和薄板
在 3D 视图工具栏中点击 Show/hide geometry objects 或是 Show/hide mesh 控件旁边的向

下箭头(见 3.3.7 节) ,选择媒介颜色来显示彩色的绝缘区域。每个内表面的各侧面根据各侧 面的绝缘区域来标色。对于几何体,区域颜色用在所有外边界的外侧。但是对于网格来说, 外边面按照外侧媒质的颜色来显示(外侧可能是自由空间) 。 表面和包层参数在树形结构中用图形来显示 (见 3.4.2 节) 绝缘区域的表面在树形结构 。 中相应单元的前面用图形来标明。 网格片段可以在 3D 视图中按它们实际半径显示。 这个半径可以包含包层半径。 点击 3D 视图工具栏中 Show/hide mesh 控件旁边的向下箭头(见 3.3.7 节)同时保证选中显示片段半 径和显示片段包层。注意隐藏片段半径也就隐藏了涂层半径。

5.3 设置频率
选择 Solution→Set frequency 或是双击在树形结构中 Solution 项下的 Frequency 来打开求 解频率对话框。有四个频率范围选项。单一频率允许设置一个特定的求解频率。 如果选择了连续频率范围, 所有需要求解的结果都是在起始到结束频率范围内使用适应 抽样计算的。 抽样算法使用优化抽样来使得结果能很快的得到改变从而保证所有的回声效应 能精确的计算。由于所有需要的结果都是 INTERPOLATED,所以最好在使用这种方法的时 候,使用尽可能少的结果。设置最大取样数目限制了解的数目也缩短了运行时间,但是如果 没有进行最佳近似,结果很可能会不精确。最小频率增量(Minimum frequency increment) 用来控制 FEKO 优化频率设置的能力。如果结果基本是连续的时候是非常有用的。一般的, 用户应该使用这两个选项的缺省设置。 通过使用线性间隔的离散点和 Logarithmically 离散点, 用户可以定义整个频率间隔内固 定的间隔点数。 CADFEKO 计算并显示增量因子。 当用户知道求解所需的精确频率时经常使 用。

5.4 总激励源功率
天线的激励经常是复电压,但我们经常只是指定总的辐射功率或源功率。FEKO 因此能 测定结果来产生所需的功率大小。 选择 Solution→Specify power settings 或是在树形结构中的 Excitations 下双击 Power 来控制源功率。注意 FEKO 使用峰值幅度来表示所有复数值。这样 的话如果没有设置功率比例就必须指定峰值幅度(相对于均方值) 。 如果没有选定任何功率比例(power scaling) ,FEKO 利用设置的源幅度来计算结果。注 意平面波是无限延展的,所以具有无限功率。因此模型包括平面波激励的话, No power scaling 项必须选定。 如果选择了 Total source power 项, FEKO 会加和计算结果以使总源功率 (多有单一源分 配的功率和)和在源功率栏中设定的值相等。不会考虑失配的情况。除了平面波外,这个选 项可以用于任何激励。 如果选择了 Incident power 项(传输线模式) ,我们认为天线是由具有特征阻抗为 Z 的 传输线构成。 源功率选项栏指定为所有传输线的功率和。 当传输线的阻抗和天线的输入阻抗 不匹配的时候,一定的功率将会反射回源端。这就是失配损耗。这个选项只能用在当模型只 包含电压源的情况下。见图 13-29. FEKO 总是会计算所有求解的总源功率。对于大型的模型或是有许多激励源的模型,计 算相互之间的耦合 (需要精确计算源功率) 将是非常耗时的。 当选中 Decouple all sources when calculating power 项时,计算源功率将不再考虑相互耦合。这对于那些在模型中相对距离较 远,或距其他结构较远的源来说是合适的;或不要求精确的功率值时也是可以的。 (增益和

方向性系数是基于功率的,因此如果选中该项的话,它们很可能会不精确。 )

5.5 独立于几何体的源
5.5.1 平面波
在主菜单中选择 Solution→Add excitation→Plane wave,或是在结构树中单击 Excitation 项选择 Add plane wave 来指定平面波激励。

图 5-5 入射平面波激励 在球坐标系中,使用角θ 和角ψ (角度)来定义入射方向。用角η 来定义极化角,使用 角度制单位,→大小是指沿着波传播的方向按照右手螺旋规则从-θ 旋转到到极化矢量 E0 (线极化)或是椭圆长轴的角度(椭圆极化) 。对于椭圆极化,椭圆率选项必须要大于 0(线 极化) ,小于或等于 1(圆极化) 。 平面波源有两种操作模式。如果选择单入射波,在已有波源中会添加一个平面波源。可 以通过选择多个单一入射波来产生特定的场分布。如果选择了多个方向循环项,FEKO 会对 每个特定方向的入射波进行求解。用户必须对每个直角坐标设定终止角度和角度的步进量。 CADFEKO 会根据相应入射方向的数量来进行计算和显示。注意实际的终止角是由起始角, 角度增量和抽样数决定的, 可能不会和设定的终止角度完全一致。 当选中多个入射方向进行 循环计算的时候,也许入射波源只有一个平面波。对于每个平面波入射方向,其他所有波源 (分别列举在激励项下)都是有效的。当设置辐射源的时候,入射方向和极化方向会显示在 三维视图里。角度栏可以从三维视图中进行点输入(见 3.8 节)。 入射场的电场强度由下式给出:

其中 v 是椭圆率,β 0 是入射方向,E0 是极化矢量。

5.5.2 电偶极子和磁偶极子
在主菜单中选择 Solution→Add excitation→Electric point source/Magnetic point source 或 是在树形结构中右键单击 Excitation 项然后选择 Electric point source/Magnetic point source 来 创建增量点源。在这些对话框中位置和方向选项框也可以是点输入(见 3.8 节) 。 磁场点源可以是一个电流环(大小由环电流和环的面积的乘积决定)或是一个磁流(大 小由偶极子长度和磁流的乘积决定) 。环电流和磁流的辐射远场区是一样的,但是辐射电位 是不同的。所以,应该根据不同的应用作不同的选择。

5.5.3 特定模式的点源
在主菜单中选择 Solution→Add excitation→Radiation pattern point source 或是在树形结 构中右键单击 Excitation 项然后选择 Radiation pattern point source 来创建具有特定远场模式 的点源。

图 5-6:电场点源对话框 如果模式(Pattern)控件中的使用全局坐标项没有选中,局部坐标(见 3.9 节)和创建

几何体时是一样的。在这些坐标系中可以表示输入模型的角度,因此可以任意定向。模型空 间中的位置域用来设置局部坐标系中的点源位置。也可以在坐标控件中的原点(Origin)项 来设置位置,但是我们在全局坐标系中设置原点而在局部坐标系中设置点源(Position)位 置。幅度比例因子和相移项可以应用全部模型中。 模型数据可以从由 FEKO 创建的*.ffe 文件或是 ASCII 数据文件中导入。关于 ASCII 格 式的详细说明,参见 AR 卡(13.2.16 节) 。注意模型并没有载入 CADFEKO,CADFEKO 只 是保存了文件名。只要执行 PREFEKO,文件就会被处理。因此重写文件和重新计算 FEKO 的解就变得很容易了,但是用户需要文件改动。CADFEKO 不会保存这一文件,因为文件可 能保存在不同的路径下,或是正在被其他模型使用。如果使用另存为把 CADFEKO 模型保 存在了不同的路径,CADFEKO 首先会尝试在同一相对路径下查找文件,如果查找失败,会 在原来的绝对路径下查找。 用户必须要保证文件中的模式在电流模型的求解频率下是合适的。 由于远场模式是频率 相关的,所以对有辐射模式点源的模型往往只有单一求解频率。如果在 FEKO 中辐射模式 在一个频率范围内求解,*.ffe 文件将包含复合模式。在起始点数量选项域中就可以选择。

5.5.4 在有限元区域的外加电流
在主菜单中选择 Solution→Add excitation→FEM current source 或是在树形结构中右键单 击 Excitation 然后选择 FEM current source 来设置有限元(FEM)区域中的外加电流源。

图 5-7: FEM 区域中的电流源对话框

电流源是通过以下几项来设置的:幅值和相位、起始点、终点(使用全局坐标系) 。注 意由于整个电流线具有固定的幅值和相位, 所以和激励源所在介质中的波长相比, 电流线的 长度应该一定短。因为并不要求电流线和网格单元对齐(也即网格定点须和终点重合) ,所 以电流源和几何体没有联系。用户必须保证源在 FEM 区域内,并且如果想建立电气连接, 还要保证两个端点都在传导面上。 电流线源的一个潜在限制是不需要考虑线的半径。因此在电流线的近处,场是奇异的, 并且这会影响激励源输入阻抗的计算精度。在以后这种电流线源将会应用于支持负载和 S 参数计算的端口。

5.6 在几何体上设置端口,源和负载 5.6.1 端口
在 CADFEKO 中,在创建源/负载之前就要定义端口所应用的电压源和分离负载。端口 列举在结构树中的端口项下面。 每个端口包含分立项目或是实例, 来标明它所联系的几何体 和网格单元。一般来说端口都是在几何单元上创建的。 每个端口刚开始时只包含一个几何实例。当几何体剖分网格后,网格实例会自动创建。树形 结构中的端口项包含几何体实例和所有端口网格实例的图标。并不需要观察实例本身。 (如 果端口有问题,那么问题原因仅会显示在单一实例上。 )注意如果重命名了网格或是几何体 重新剖分网格,就会创建第二个网格实例。 (第一个网格实例应用于当前重命名的网格。 ) 在网格上也可以创建端口。操作只能是通过 Mesh→Create port 菜单选项实现并且只对导入 的网格有效。如果端口是在网格上创建的,那他只能包含一个网格实例。 如果端口包含一个几何体实例,在主端口项的弹出菜单中选择 Properties 打开几何体实 例的属性。如果端口仅包含一个网格实例,选择操作就会打开那个网格实例的属性。通过展 开树形结构中的端口项然后选择实例中弹出菜单的属性项就能编辑其属性。 注意只有网格实例会被写入*.pre 文件和*.cfm 文件。当正电压加到端口时,约定电流从端口 的负端流向正端。 当有端口应用在几何体或是网格上时,几何体和网格是不能删除的。不过,一些网格细化工 具仍可以移除那些设置了端口项的单元。 此时端口会标定为有问题并且必须被编辑 (重新指 定给几何体/网格单元)以清除设置。设置有端口的几何体和网格单元能分别被删除。当端 口的最后一个实例删除后,端口也就被删除了。如果端口应用于一个网格部分(正如以上描 述的)或是在剖分网格后删除一个几何体实例,那么端口就只含有网格单元。具有这样端口 的任何网格部分不能重新剖分,除非端口被完全移除。 Label 域用来命名任意处的端口。在主端口项的弹出菜单中,通过修改 Rename 项可以 改变端口名。也可以在端口的任意几何体或是网格实例的属性对话框中改变端口名。

5.6.1.1 线端口
线端口在线边沿创建,例如,不形成面边界的边沿。在主菜单中选择 Geometry→Create port→Wire port 打开如图 5-8 所示的 Create wire port(geometry)对话框。

图 5-8: 几何体实例创建导线端口对话框 对话框上部的边沿栏定义端口位于的导线。在 3D 视图中或是明细树形结构中选择不同 边沿可以更改原来的设置。在 3D 视图中选择边沿的时候,边沿选择模式必须是处于激活状 态。 (打开对话框时,选择模式转换到边沿选择,但也有可能打开对话框时,用户已经改变 了此设置。 )端口对话框也可以这样打开:在树形结构中右击导线边沿,或是在明细树形结 构中的弹出菜单选择 Create port→Wire port。在 Edge 栏中会自动出现选择的边沿。 当导线剖分后,端口可以放置在单独的一段或是在两端导线之间的定点上。Locate port on 选项组允许用户指定如何创建端口。Vertex 端口主要用在连接到其他结构的导线处。从 终点到第一段中点的相差会对输入阻抗产生很大的影响。 Location 选项组用来指定端口位于导线上的位置。如果在终点指定 Segment 点,则会使 用终点的第一段(特别是比较短的那段) 。选择 Other 项,用户可以在线上指定任意位置。% 栏定义了端口在线上的百分比位置,0%指起点位置,100%指终点位置。如果之后修改了导 线,端口仍会位于线上的相对位置。因此,如果端口位于距离终点三分之一处,当为了工作 于不同频率而缩短导线长度时,端口仍会位于距离终点三分之一处。

5.6.1.2 边沿端口
边沿端口创建在两个表面的边界上。所有的面必须属于同一个部分。从主菜单中选择 Geometry → Create port → Edge port。 Create edge port(geometry)如图 5-9 所示,包含两个列表,用户可以在这两个列表中添加 或者删除各个表面。 如果窗口中的一个条目背景显示是黄色的, 那么用户可以在三维视图中 点击各个表面或者点击细节树目录从而使其写入条目中。 当链接被添加到列表的底部时, 就 添加了一个新的空白行。当点击列表中的按钮或双击一个链接时,就会选中各个表面。当选 择几何表面或者边界并从细节树形结构的 pop-up 菜单中选择 Create port → Edge port 时, 这个对话框同样可以被打开。 被选中的表面或者所有被选择的边界所包围的表面就会被添加

到正面列表中。然后用户只需要把适当的表面移动到背面列表中。 两个表面的边界会用灰色高亮显示。 正面会以一个二级红色的面标识, 背面用一个三级 蓝色的面标识。注意:边界不需要是直的——它甚至可以是个自封闭的。例如,在一个以圆 柱体为模型用三角形网格化的粗短偶极子的中心处创建一个端口。

Mesh Create port Edge port 可以进入网格体。

图 5-9:为几何体创建边界端口对话框 边界端口的网格体对话框和三维显示与几何体的完全一样。在主菜单中选择

5.6.1.3 微带线端口
微带线端口被用来在微带结构中表示输入线。 微带线端口被指定为一个或一系列的边界 组成的一个面的连续的、直的、水平(例如在一个固定 z 值得面上)的边。另外,该模型必 须包含一个绝缘的平的基底, 并且在底部有一个导电的地平面。 创建微带线端口的对话框包 含一个单独的边列表,这个列表与上面介绍的边界端口的表面列表相似。选择 Geometry → Create port→ Stripline port 或者选择多个面然后在详情树形结构的 pop-up 菜单中选择 Create port →Edge port 可以打开这个端口的对话框。微带线端口的显示与边缘端口的相似。在这 里正方向总是指向边界。 在网格体对话框中,边界由一系列的起点和终点所指定。当起点和终点有效时,这些必 须是顶点而且必须在三维视图中选中。 (网格顶点必须显示。 )然后,顶点区域显示适当的顶 点元素的标签。在主菜单中选择 Mesh → Create port → Stripline port 也可以打开这个对话 框。它的显示与几何体的显示一样。

5.6.2 电压源
在主菜单中选择 Solution → Add excitation → Voltage source 或者在目录树中右键点

击激励源选择电压源都可以指定一个电压源。 对话框中包含所有可用端口的端口字段和电压 大小以及相位的输入栏。 设置的电压在端口的正极和负极之间产生电势差。 从正极流出进入 负极的正向电流产生正电压。 在需要的端口上右击也可以添加电压源。 这个端口会自动添加 到电压源对话框中的端口字段中。在对话框中也可以改变这个端口。

5.6.3 负载
在主菜单中选择 Solution → Add 或者在目录树中双击负载图标可以添加负载到端口 上。一个复阻抗负载由一个恒定的实部和虚部组成。这可被用于电线端口、边界端口和微带 线端口中。串联和并联电路选项允许增加由电阻、电容和电感组成的负载,但仅适用于电线 端口。串联电路的阻抗为:

Z s R jwL

1 . jwC

并联电路的阻抗为:

Zp

1 1 1 jwC R jwL

在上面两式中当阻抗为 0 时,电阻或电感会被视为无穷大(例如,它对电容不适用) 。 注意:当各个负载或是负载与源被用于同一个端口时,它们被串联放置。这同样适用于并联 电路负载——当三个部分并联连接时。 在需要的端口上右键单击同样可以添加负载。 而后, 这个端口会在负载对话框自动出现。

5.7 无穷大的面——Green 的功能和地平面
FEKO 包含地平面和平面基底的效应。在主菜单中选择 Solution →Define infinite planes 或者双击在目录树的 Solution 下的无穷大平面图标可以打开无穷大平面(地或平面基底)对 话框。 如果选择同种介质(自由空间) ,那么模型就会在自由空间环境中求解。 可以用以上两种方法中的任一种来处理地平面,这两种方法是近似反射系数法或精确的 sommerfeld 积分法。地平面的表面在 z=0 的平面。介质在地介质组的列表中选择。这个列表 中包 含所 有用 户自 定义 的绝 缘 介质 和在 反射 地中 用到 的理 想 导电 体和 导 磁体。 在 ( Sommerfeld 地中不支持理想导体。 )在近似反射系数中,一个反射分量被加到每一个现场计 算中,而 Sommerfeld 积分用合适的格林函数求解精确的边界条件。应用反射系数技术则更 快,但是不够精确,对于真实的地,所有导电结构必须在地面以上十分之一个波长。 (对于 理想地面,结构必须与地连接,但是不必在地面以下。 )Sommerfeld 积分法允许导电结构在 地中,但是不允许网格元素穿越地表面。 (导电结构也许可以在另一面与一个元素相连。例 如,部分埋藏线允许到线传出地表面的最高点一样长。 ) 如果选择多层平面基底, 用户可以在平面结构中的各个层上定义介质和厚度。 然后这个 模型会用平面格林函数求解层结构来解决。 介质列表中包含所有用户定义的绝缘介质。 用添 加和移除按钮可以添加和移除层。 通过在导电地平面组中检查适当的字段可以添加导电面到 第一层之上或在底层之下。注意:Layer0 是无穷厚,但是如果有一个导电平面在分层的结 构之上时,Layer0 将被忽略。当底层有导电层时,底层的厚度才会有效。否则,底层将扩

展到无穷远处。平面结构总是垂直于 z 轴,通过在 layer1 上指定 z 值可以改变竖直位置。在 复杂的(多层的)真实地模型中,在平面结构中不使用地平面;在微带线的应用中把地平面 放到底部,在微波带状线的应用中使用导电平面。 无需改变真实的设置,右键点击 Infinite planes 选择 Show/Hide 即可打开或关闭地平面 和平面层的显示。 如果一个无限大平面在之后被编辑了, 那么随后的显示会包含先前的新设 置还有以前存在的设置, 这样可能会有点让人迷惑。 因此当编辑无限大平面时建议隐藏无限 大的平面。

5.8 求解的控制
在目录树中的 Solution 上右击并选择 Solution settings 或者在主菜单中选择 Solution→ Solution settings 可以选择求解方法和指定它的参数。注意: 这些设置应该在他们被用于错误 的设置而产生错误的模型或无效的计算前被理解。 (我们应该在由于错误的设置而产生错误 的模型或无效的计算前就了解这些设置) 在一般标签中,为了设置数据存储精度为单精度而迫使 FEKO 在相应的临时记忆数组 中存储单精度的数据。除非 FEKO 的内核给出警告要求转换为双精度,建议使用单精度(例 如,这种情况可能在需要增加精度的低频时发生) 。如果选择了 Store/re-use solution,FEKO 则保存求解参数。 如果模型没被改变, 这些系数可以被用于计算不同的结果 (近场, 远场等) 而不用再重新计算这些系数。对于小模型(小模型运行时间很短) ,这些系数一般不需要。 对于大模型,保存这些系数可以节省相当多的时间,但是同时也产生了很大的*.str 文件。首 要的选择取决于在同一个模型中需要计算不同结果的频繁程度。 用 MLFMM 标签可以激活多层快速多极子方法 (MLFMM) 并进行必要的设置。 MLFMM 能够比 MoM 更快的解决复杂的、高频的问题。当 MLFMM 方法被激活时,这个标签的参 数是唯一可激活的。注意:目前 MLFMM 不能与 FEM 同时使用。MLFMM 基于分层的树组 算法,并且 FEKO 自动确定每个模型的的层数。如果模型不集中,高级用户能通过更改 Box size in wavelengths 选项来使之集中。建议使用 0.23 的起始点,并且值要不小于这个值(这 个值以波长的分数形式指定了格子的大小) 。二者择一,用户能选择 Advanced solver settings 并设置迭代次数或停止迭代进程的标准或选择一个不同的预调节器。 在这个标签中的任何文 本字段将被遗弃。 再次强调, 这些参数的设置不管是在精确度上还是解决的时间上都会产生 明显的结果——缺乏 MLFMM 应用知识的用户最好使用缺省设置。选择组合区域积分方程 能影响 MLFMM 的表现(参考 5.8.1 节) 。 FEM 标签被用于控制 FEM(有限元法) 。当模型中包含四面体网格单元时,将用到有 限元法(参考 4.7 节) 。如果检查去耦有限元法和时域方法,有限元法区域(四面体元素和 在它们边界上的其他的导电表面) 不影响有限元法。 这种去耦化能够节省相当多的运行时间, 但是只有当两个区域被分开的足够远时才有效。 转化为第一顺序元素降低了所需要的内存和 运行时间并且提高了精度。 为了获得同样的精确度, 网格的大小必须被减小——通常情况下, 这种方法实际上比用第二顺序元素的大网格需要更多的内存和运行时间。 当网格的大小已经 很好时,只有建议转换为第一顺序元素,例如,为了说明高度不均匀的介质。高级用户可以 选择使用直接的稀疏算法或迭代算法来求解在缺省设置中没有给出求解方法的 FEM 模型。 对于迭代算法,可以设置终止准则和先决条件。稳定因素只适用于不完全的 (多级 ILU/对 角线分解) 先决条件而且能在紧要关头的情况改善集中性。值应该是在 0 和 1 之间. 注意 在这一个标签上的任何字节都可以是空的。 高频的标签包含 PO 参数(物理光学)和 UTD 参数(一致性绕射理论)的选项组。PO 方法在每个面上被激活(参考 5.8.1 节),UTD 则应用于所有的多角形平面(参考 4.3.2 节) 。

如果去耦 PO 和时域方法或去耦 UTD 和时域方法被检查,当计算时域电流时,PO/UTD 结 构不会被考虑(不会考虑 po/UTD 结构) 。然后,例如,喇叭形的反馈抛物线反射器的输入 阻抗与喇叭在自由空间中的一样。然而,如果只有放射样式是必须的,那么,去耦方法可以 在不明显影响结果的情况下节省相当多的内存和运行时间。 运用 PO 公式时,大部分时间被用来确定哪个源照亮了哪个面。这些信息能够被保存从 而加速后面的运行,但是它会导致在硬盘上生成很大的*.sha 文件。 如果检查后处理的输出射线文件,FEKO 输出这些射线到一个*.ray 文件中,从而使它 们能在 POSTFEKO 中可以观看。 应该注意的是, 这些文件可能非常大, 特别是 MOM 和 UTD 算法没采用去耦的情况下,有近百的网格元素会在 MOM 区域中。 射线相互作用区域的 Max.no.限制了被考虑到的反射线的数量。例如,包含一对绕射线 和一条反射线的一条光路径有三个相互作用, 或者包含一条绕射线和三条反射线的一条光路 径有四个相互作用。 选择射线贡献组的选项决定了考虑哪个相互作用。 选择更多贡献或增加 相互作用的射线条数可以同时增加准确性和计算时间。 因此, 最终的设置应该是准确性和运 行时间的折中方案。 然而, 它应该以每个模型的物理考虑为基础。 注意: 一些组合需要合并。 例如,边缘和顶点绕射的贡献通常有相同的次序,并且他们应该同时打开或关闭转换。

5.8.1 在表面上设置求解参数
一些求解设置能在每个表面上单独设置求解参数。 例如, 一些模型上的一些地方可以用 PO 求解。这可在表面属性对话框的求解标签中设置,或者在网格属性对话框中设置网格标 签。 (在网格化期间,几何体上的属性设置可以转移到网格上。 ) 如果选择了用物理光学方法求解, 当在每个表面计算电流时, 高频物理光学方法将被用 到。在这种方法中,大部分的求解时间花在了射线跟踪上(决定哪些元素在每个非 PO 放射 电流中可见) 。可以通过检查 Optimise 射线追踪并选择总是被照明或只从前方照明选项来改 进这种方法。当整个 PO 表面总是被照亮(就像反射器分析)时,第一选项可以适用。 (为 了这个目的,非 PO 表面被视为是透明的。 )第二选项适用于所有的封闭物体,但是,标准 矢量必须从每个表面指向外面, 如果在多个选择中这些选项有任何不同, 那么这个字段就是 在第三种状态。 默认情况下,积分方程式被设定为电流场。这是最一般的公式,能应用与开放的物体也 可用于封闭的物体。组合场设置只能用于封闭物体,然而一般他更稳定。如果可行,当用 MLFMM 时这种公式特别有用,它一般需要的内存较少并且收敛的更快。在模型的子集中 它可能用到合并设置,但是表面必须是封闭的,并且所有的标准矢量必须指向外面。

5.9 求解
CADFEKO 模型中包含了一系列的求解。这些都在 Calculation 下的目录树中被列了出 来。对于所有在指定的负载和激励下的频率,所有的求解都将被计算。单独的求解可以通过 项目本身的 pop-up 菜单来隐藏/显示,复制(创建相同的请求) ,重命名(有些请求的名字 在 POSTFEKO 求解方法中作为提示被显示)和删除(除了电流外) 。通过双击单独的请求 或在 pop-up 菜单中选择属性也可以编辑它们。所有的求解在主菜单的 Solution 都可以找到, 或者通过在目录树中双击 Calculation 或 Solution 得到, 或者当这种类型的其他请求被定义时 通过双击适当的标题来获得。 CADFEKO 中标号字段被用于识别请求并在 POSTFEKO 中 在 显示。

5.9.1 电流
通过双击目录树的 Solution 中的电流可以选择保存哪个电流到输出文件中。 三角形电流 被要求用来输出或显示表面电流分布状态,但是它将导致生成巨大的输出文件。如果选中 ASCII 文件中的输出电流,这些电流将同时写入 a*.os 文件中。这些文件可以被其他的后继 处理程序识别。 如果选中*.out 文件中的输出电流, 这些电流将包含在人可读的*.out 文件中。 (注意:这种文件不能在 P0STFEKO 中使用。 )

5.9.2 S 参数
求解 S 参数对话框包含一个表格,在这个表格中用户可以指定不同的端口和每个端口 的阻抗。如果这个表格中的激活字段被选中,那么这个端口就会被用作一个激励源。否则, 它只是一个接收端口。例如,如果列表中包含两个端口,并且只有端口 1 是有效的,那么 FEKO 将计算 S11 和 S22 但不计算 S12 和 S22。如果端口 2 是有效的,那么将同时计算 S12 和 S22。Add 和 Remove 按钮允许在列表中的任何位置添加和移除端口。如果选择输出 S 参 数到标准文件中,那么计算的 S 参数将写入 a*.snp 文件。 当计算 S 参数时, FEKO 加载带有指定阻抗的所有端口。 这些负载通常在计算完 S 参数 后仍然存在。如果选中在计算后恢复加载,S 参数的加载将被再次移除。然而,重新加载需 要完整的计算矩阵和 MoM 的 LU 分解。 (这是目前为止在分析中最耗时的一步。 )

5.9.3 远场
求解远场区对话框的位置标签能在两个模型中的其中一个上进行操作。 在平面波产生方 向上的计算区域被用于与产生多方向的平面波激励联合,最常用于计算雷达反射截面积 (RCS) 。离散区域只在产生波的方向计算,不需要位置参数。如果选择了这个选项,模型 必须包含产生多方向的平面波的激励。否则内核将在求解期间出错。 如果指定的计算字段被选中, 用户可以定义开始角度和近似的结束角度, 还有每个角度轴的 增量。 (所有的这些字段接受来自 3D 立体的视野输入, 但是从平面表面进入 3D 视图有一点 反直觉。 )CADFEKO 计算和显示点域的数目。 (如果在每个轴上都需要大量的样本,求解时 间的影响将会十分大。 )实际的结束角度依赖于开始角度,而且增量和点的数目不完全与指 定的结束角度一致。预览显示真实的计算位置在指定范围和标记的电线“表面” 。图案按钮 提供一些快速的默认值。当两个有角的轴的增量的数目大于 1,FEKO 也通过由开始和实际 的结束角定义的球截面和制定范围外扩展到任何地方的第二扇面来计算 Poynting 矢量积分 (例如,总辐射量) ,这个部分说明在球面坐标中的闭合表面不明确。一个完整的

-cut 从

0°运行到 360°,但是最后的角度与第一个相同。因此,它能够跳跃,但是,第二个球的 片段上方需要有整体模。 必须在 0°之后半个增量时开始, ( 并且在 180°之前半个增量前 结束) 。

图 5-10:当指定在哪个区域计算时的远场区对话框 坐标标签允许设定区域计算的起点。这个坐标标签提供了一个参考相位位置。 在高级标签中, 用户能够在方向性和计算量之间选择 (当不计算 RCS 时) 注意: 。 POSTFEKO 可以不依赖于这种设置而显示两种结果——这种设置只控制写什么东西到*.out 文件和 OPTFEKO 决定什么。 如果输出字段到 ASCII 文件被选中,结果将输出到 a*.ffe 文件。这个文件可以被以后的 处理用到,或是作为辐射图点源(参考 5.5.3 节)或是接收天线的一个样本。如果输出字段 到*.out 文件被选中,这些字段将包含到人可读的*.out 文件中去。这个文件在 POSTFEKO 中不可用,但是当使用 OPTFFEKO 时这个选项将被选中。如果只计算区域的离散部分这个 选项被选中,impress 源(例如电和磁的点源)的方向矢量将被忽略,而只计算离散区域。 (对于平面波源, 源的贡献量总是被忽略。 通常, ) 这个选项应该保持不选中状态。 如果“只 测定远场区的综合放射能量"被选中,远场区——和所有的放射量——将被计算,但是,这 些字段将不写入输出的*.bof 和*.out 文件中。 (这些字段仍然写入*.ffe 文件中。 )只有当个别 的字段值不需要时,这个选项才应该被用到,并且输出文件会变得很大。 选中球的扩充系数模式能够计算这些系数。这些系数能够输出到一个 TICRA*.sph 文件 中。如需更多细节请参考 13.2.30.1 节的对 FF 卡的描述。

5.9.4 近场区
请求近场区对话框有个位置标签, 用户可以在这个标签中指定开始和近似的结束位置还

有每个坐标轴的增量。CADFEKO 可以计算和显示每个方向的取样点的数目。 (注意:在所 有的三个方向使用相同的合适的数目可以快速产生大量的样本点。 )实际的终点位置依赖于 开始位置、取样点数目和每个轴的增量,可能与指定的结束位置不完全一致。在预览中实际 采样位置用带有标记的网格显示指定的区域。 (如果标记点太多,它们将不被画出。 )

图 5-11:近场区请求对话框的位置和坐标标签 坐标标签被用来选择坐标系统(参考 13.2.29 可获得更多细节) 。Origin 定义坐标系统的 原点。例如,近场区可以在任意原点周围的圆面上计算。 在 Advanced 标签中,用户可以选择计算哪些区域或电压。如果输出字段到 ASCII 文件被选 中,计算出的电场将被写入*.efe 文件中,磁场将被写入到*.hfe 文件中。这些就是 ASCII 文 件, 它们可以被其它的后继处理用到, 或是作为源的输出 (参考 13.2.15 节可获得更多细节) 。 如果输出字段到*.out 文件被选中,这些字段将被包含到人可读的*.out 文件中。POSTFEKO 不使用*.out 文件,但是当使用 OPTFEKO 时,这个选项必须被选中。如果选中只计算区域 的离散部分这个选项,impresse 源(例如电和磁的点源)的方向失量将被忽略,而知计算离 散区域。 (对于平面波源,源的贡献量总是被忽略。 )通常,这个选项应该保持不选中状态。

5.9.5 SAR
研究典型的特定吸收率(SAR)需要大量的平均吸收量(SAR 平均量)或者在任何地 方 1g 或 10g 立体的最大的吸收量。这些能够在求解 SAR 对话框中选择求解组来实现。 用户必须同时指定搜索区域。这个区域可以是整个模型,在 medium 中可以在一个平面 层上或是在一个指定的位置上定义区域。 最后的两个选项能够不与平均量一起使用。 如果选 中通过 medium 来做,用户能够选择一个指定的 medium 或选择所有的介质。因为所有介质 的平均值或是 SAR 的最高点在每个 medium 中独立的进行计算,所以,它与选择整个模型 不一样。相似的,在一个平面结构中,用户能够选择一个特殊的层(layer 0 是上面的自由空 间区域,layer 1 是最上面的绝缘层,等等)或选择所有的层。

5.9.6 电缆分析
用户能够使用电缆分析来计算巨大传输结构附近的连接电缆。 在电缆路径标签上, 电缆

被指定为一系列的直线段。角落点能通过 Add 和 Remove 按键来插入或移除。如果起始点 (参考 3.8 节)被用于指定列表中的最后一个点,那么,起始点将自动添加(将自动添加起 点) 。路径允许跨过它本身(或是其他的电缆分析路径) ,但是在这些位置上不能有电接触。 在电缆属性标签上, 用户能够选择一个预定义的电缆类型或是手动指定一个电缆类型属 性(注意:预定义的电缆使用频率目前被限制在了 10kHz 到 500MHz) 。在求解期间,FEKO 将对电缆网格化,使之成为离散的部分。在 Sampling density group 中可以更改默认大小, 但是不建议这么做。 用户可以在 Port termination 标签上定义每个端口上两个电缆传输线之 间(内部的)或是电缆和最近的传输结构之间(外部的)的负载阻抗(参考 13.2.21 节可获得 更多细节) 。 电缆分析计算的结果——电压、电流、阻抗和内部导体和屏蔽罩之间的能量——会在 POSTFEKO 中用网络数据曲线显示出来(参考 6.5.8 节) 。注意,在 FEKO 中计算电缆的网 格体,电缆本身不再任何的计算中考虑。 (电缆的存在不影响任何的结果——甚至也不影响 其他电缆的分析计算。 )

5.9.7 接收天线
籍于这个请求,用户使用 FEKO 来计算指定 attern 中一个理想天线接收到的能量。在一 个频率点上天线是匹配的,并且在求解相位期间不影响模型(不考虑结合处) 。接收天线被 指定的模型定义为一个电源(参考 5.5.3 节) ,并且对话框中的参数是同一的。 被计算出的接收量能够在 POSTFEKO 中使用能量数据图(参考 6.5.7 节)显示出来。

5.10 模型确认
选择 Solution EM validate 对模型进行基本一致性检查。 (由于网格体能由数百万的网 格组成, CADFEKO 不进行网格参数的持续一致性检查。 所有的错误或是潜在的问题都在 ) 消息窗口中列出。确认模型需要一个频率设置,而这个设置会影响一些设置的有效性。因为 模型可能会同时存在多个不同类型的问题, 这些问题都会列在消息窗口中, 用户需要每次使 用不同的 Find 菜单选项来调出这些错误项。在 FEKO 运行时,FEKO 的内核可能会在输出 窗口中给出其他的错误或警报信息。

5.11 运行的组成部分
CADFEKO 模型被保存为*.cfx 文件。在 FEKO 中求解这个模型需要另外的两个输入文 件,它们一个被命名为*.cfm 文件,内含网格信息,一个被命名为*.pre 文件,用来控制求解 进程。当在 Run 菜单中每次打开一个组成部分时,CADFEKO 将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(参考 5.12.1 节) ,*.pre 文件将于*.cfm 文件一起保存。如果 CADFEKO 遇到任何的有错误的设置,它会将出错情况写到*.pre 文件,从而,即使在 FEKO 组的其它组成中运行 PREFEKO,用户也会得到相应的出错信息。 典型的,一旦模型在 CADFEKO 中被建立,PREFEKO 就会运行创建 FEKO 输入文件。 在运行 FEKO 之前, 这个输入文件就可以在 POSTFEKO 中可见。 最后, 结果能在 POSTFEKO 中可视。

5.11.1 组成参数
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 令行参数。这个对话框与 CADFEKO,POSTFEKO,EDITFEKO 和中的一样。 如果选中了 PREFEKO 中的对错误做非致命性处理,在第一个错误出现后,PREFEKO 将继续运行。由于第一个错误的原因,这会导致更多的错误,但是,当想看到所有的几何模 型错误同时发生时,它有时还是有用的。PREFEKO 也能产生另外的输出格式,但是,这些 选项只有当调试指定的事件时才会被激活。 高级字段允许人工设置选项的类型, 但需在命令 内核的文件名被命名后。更多细节可在第 10 节找到。 如果 FEKO 标签中的 Only check the geometry 选项被选中,FEKO 会在做所有的几何检 查,并在没任何计算的情况下退出。当在一个单独的机器上求解模型之前,这个选项常常用 到。用户也可以在这个标签中设置 FEKO 运行的优先级。如果优先级被设置为 Low,运行 会稍微有些长,但是,电脑仍可以进行其他的工作。 (注意,对于类似的运行,所有群操作 的机器会是最慢的电脑的速度, 所以, 一般不建议使用群操作而在紧张的工作中盯着其他的 计算机) 。环境变量字节能被用来输入环境变量,环境变量能够控制 FEKO 的求解。当选中 Run Remote FEKO 执行菜单时, 远处的主机会被用来执行远处的操作。 Run Remote 当 FEKO execution 选项被选中时,Parallel execution 下的选项被用来做 FEKO 的类似的解释。 点击这个组的设定允许指定类似求解的机器和每个机器上进程的数目。 在命令内核的名字之 后,高级字段允许手工设置选项的类型。在 FEKO 的安装指南中包含有远程运行和并行版 本的安装(更多细节可在第 11 节找到) 。 当 OPTFFEKO,TIMEFEKO 和 ADAPTFEKO 的运行被删除时,如果临时的文件被创 建,用户能够在选项上用到有效的标签。求解可以在第一次没完成的模型上继续开始。

5.12 在 EDITFEKO 中处理 CADFEKO 模型
CADFEKO 能够控制整个求解结构,并且他一般不需要直接使用*.pre 文件。然而,一 些高级特征只在 EDITFEKO 中可用。用户也常因为已存在的模型而继续通过混合的控制设置 使用 EDITFEKO。 (CADFEKO 能创建*.pre 文件,但是它不能够输入它们。因而,当一个*.pre 文件在 CADFEKO 外被更改后,这个文件必须继续在 CADFEKO 外操作。 )这个部分的其余部分 假设用户已经对 EDITFEKO 很熟悉了。

5.12.1 使 CADFEKO 的求解结构失效
就像上面提到的,CADFEKO 支持工作在几何体类型模式的旧的模型 (或者用户想要编

辑*.pre 文件来创建复杂的求解案例) 这个在 Solution Enable solution configuration 菜单选 。 项中控制。 通常这个选项被选中, 并且无效, 而且所有相关求解操作有效。 如果是这种情况, 用户能够选择在*.pre 文件中舍弃这些变化否则将在 CADFEKO 中无法求解。 如果 CADFEKO 的求解是无效的,那么有效的求解结构菜单是有效的和未选中的。当 保存模型时,所有的求解设置是不可得到的,并且任何存在的设置都被忽略。 (它们被保留 并能够在有效的求解在开始时被再次恢复。 )结缘介质能够被创建,但是,他们的材料参数 不能被设置。当求解是有效时,在 Run 菜单中没有 EDITFEKO 的入口。最初的编辑必须在 CADFEKO 外开始。 选择有效的求解结构可以使所有的求解设置有效, 并且对已存在的*.pre 文件进行重命名。 是确定没有已存在的文件被覆盖的一个数字) (x 。然后,*.pre 文件的设置

将被忽略。

5.12.2 设置单位
如果求解结构是无效的,FEKO 认为所有的输入是以米为单位的,除非 SF 卡在*.pre 文 件的几何部分指定单位。例如,如果模型是以毫米为单位建立的,那么带有一个 0.001 的刻 度因子的 SF 卡将被添加到*.pre 文件中。

5.12.3 参考元素
在 EDITFEKO 中,特殊的元素属性可以使用它们的完整标签来更改(参考 4.11 节)。 Segments 含有边缘(通常被叫做电线...),面的三角形(通常称为表面...),tetrahedra 的绝缘区 域(通常称为区域...)的标签。当然,这些名字可以在几何体或是在网格元素上更改(参考 4.8.3 节可获得更多的细节) 。 因为在电线部分上设置源或负载需要特殊的标签, 因此,CADFEKO 输出的端口部分带 有特殊的标签。 通过附加端口名到电线标签上可以创建这些标签。 例如, 如果 Port1 位于 Line1 的在中间,Wire1,这个部分将会写在名为 Line1.Wire1.Port1.标签上。然而,仍存在的那部 分将有名为 Line1.Wire1 的标签。对于顶点端口来说,联合的片段是与顶点相连的较短的片 段——POSTFEKO 可以被用来检查哪个片段被重新用标签注明。 因为每个区域/表面/边都有一个独特的标签,所以一个典型的模型可能包含很多的标 签。设置像 losses 这样的属性需要很多的卡片。为了简化这样的设置,PREFEKO 支持使用 原始的*和?来重命名多种标签(*代表任何的字符串,?代表任何的数字) 。例如,如果将 Wheel?.Face*改名为 Wheel,将会使名为 Wheel1.Face1 和 Wheel2.Face17(和所有与这一形 式相符的名字, 但是不包括 Wheel10.Face1 或 Wheel1.Wire1) 的表面被重命名为 Wheel。 然 后他们能以一个信号的名字被参考。重命名完这些元素后,原来的名字将不再存在,例如, 参考选项使用的那些名字不会找到任何的元素。 然而, 当重命名标签时要小心——就像端口 一样——需要很特别。

5.12.4 在 EDITFEKO 中使用变量和命名点
当输出*.cfm 文件时,CADFEKO 包含所有带有当前值的变量和命名点。然后这些值通 过 PREFEKO 被输入,并且能在*.pre 文件中使用——在IN卡后的任何点上。 然而,需注意,在求解结构中所用到的表达会在写入 *.pre 文件前评估——因为在 EDITFEKO 的 IN 卡中通过重新定义它们来改变这些变量将没有任何效果。

5.12.5 设置绝缘体参数
如果求解无效,绝缘介质仍会被定义和应用于区域。然而,每个绝缘体的参数都应该用 一个 DI 卡来指定——使用绝缘体的名字——在*.pre 文件的控制区域。 绝缘体的名字不像标 签的名字那样有等级,而且,同种绝缘体可以被应用于多个完全分离的区域。

5.12.6 使用对称性
目前,CADFEKO 不支持对称性。这必须在 EDITFEKO 中的 SY 卡中指定。这会产生 新的元素,例如,只有一半的模型应该是在 CADFEKO 中建立的。典型的,完整的模型的 创建,然后在一个或多个主平面上被分解。 在对称平面上的结构需要特别的关照。 当分解一个固体时, 一个新的表面就会在分解面 上产生。如果这个模型被网格化,这个表面将也被包括在内。然后,这些元素将会被对称操 作所复制,导致错误的网格。 一个更为复杂的问题包含的模型里含有对称平面上的结构。 这些必须在指定对称平面后 被输入。 首先, 带有标签的 IN 卡选择的输入应该被用来输入所有不再对称平面上的几何体, 然后,SY 卡被指定,最后在对称平面上的结构被输出。 如果名字的最后字符是数字的话,FEKO 支持标签的范围——只需包含一个卡,例如, 所有来自 Assembly.Part.Face3 并需汇总大 Part.Face12 的标签的范围不包含完全不同的名字 的项目,那些不含有一个数字的名字或数字在名字范围外的名字。注意,数字作为一个整体 被 使 用 , 而 不 是 单 独 的 一 个 数 字 。 这 个 例 子 将 会 包 括 Assembly.Part.Fart.Face4 和 Assembly.Part.Face11,但是不包括 Assembly.Part.Face 和 Assembly.Part.Face44。 如果元素需要在 CADFEKO 中重新标签,只需要很少的 IN 卡。属于不同部分的元素不 能属于同一个标签,所以,在网格化它以前合并模型会简化问题。 参考开始手册可获得更多细节。


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