文档介绍：FEKO中PO卡不同设置,对计算精度的影响。
PO是FEKO中最好的东西,也是FEKO的重大特点,它有机的把MOM和PO结合在一起。在应用的过程中,设计者有时候会怀疑PO的精度,下面我做的数值试验就是研究这个PO的可信度。测试结果会给以后的应用提供经验。
为了验证PO方法的不同设置在结果中的作用,我设计了一个模型来验证。模型是一个半波阵子置于立方体前,此立方体边长为一个波长。如下图:
半波阵子离立方体前面3/4λ。所有运用PO算法的均设置了劈形绕射。分别计算了下列各种情况:
纯MOM方法计算
PO方法中的全射线追踪分析,没有设置面之间互相的是否看见。
PO方法中的全射线追踪分析,设置所有面之间互相看不见。
PO方法中的只从外面照亮模型,所有面的法向向外。设置面是否互相看见(设置面是否互相看见与否,计算结果相同)。
分析及结论:
比较矩量法、PO全射线追踪(没设置面关系)以及法向方向照亮(没设置面关系)结果。
结论一 PO方法的两种计算结果和矩量法都有差别。
结论二 PO全射线追踪和法向方向照亮结果不一致。问题出在哪儿?(结果是一致的,试验过程有问题。PO方法计算的结果都如蓝线所示,黑线结果错误)
结论三背瓣的计算结果相差较大,说明绕射过去的射线不准确。
比较PO全射线追踪(没设置面关系)、PO全射线追踪(设置面关系)和PO外法向方向照亮(没设置面关系)的结果。
结论一全射线追踪不设置面的关系和设置面的关系结果居然不一样?(原因同上)
结论二全射线设置面关系和外法向方向照亮结果一样。说明外法向照亮实际上就是在这个闭合面上设置各自互相看不见。
比较矩量法和PO法向入射得到的表面电流:
可以得到如下结论:
结论一矩量法结果在每个边界电流都出现了不同程度的增强,过渡平滑。
结论二 PO法只在正对着天线的面上电流和矩量法相近,其他区域的电流过渡不平滑。
结论三边界绕射结果不准确,在左右两边没有达到有效劈绕射,误差较大。
观察运用PO时输出文件中有这样几种warning:
Incident angle PHII = Deg.
WARNING 793: Incident plane wave illuminates a wedge from the inside(出现9次)
WARNING 2339: No further output of warnings 793
前一个warning的意思是:在phii=,出现了入射平面波照亮的一个劈形边界是从内部进去的,也就是说有射线从导体模型内部照到劈形绕射出去了,这显然是错误的。
后一个warning的意思是:和793警告号一样的警告不在输出文件中列出了。说明这样的错误出现了很多次。
经过在FEKO中画图,可以发现PHII = Deg 这个角度是阵子中心和正对着的劈连线在xy面上投影的phi角。如下图:
检查程序,发现KL卡定义的劈的开始点和结束点的顺序很重要,开始点指向结束点的方向和面的法向满足右手螺旋规则,否则尖劈绕射就会不工作。
,KA卡的手册中特别说明,点的顺序是任意的;但是KL卡并没有这么说明,但也没有说明卡中两点的顺序是必要的和怎么定义两点的顺序。
,都没有说明点的顺序是任意的,不过也没有说明点的顺序需要遵守的规则,这是很容易出错的地方。
改正了这个问题以后,output文件就不在出现上面的warning。再次比较计算结果。
建议在用PO卡的KA卡、KL卡和FO卡时,遵循建模时点的排列顺序选择这几个卡片中所需的点。
比较矩量法和PO全射线追踪结果。
前面已经说明,设置VS卡与否,不影响PO的计算结果,只是影响计算的时间。
结论一背瓣明显比较吻合
结论二大致的结果相同,只在细节上还存在差别。
结论三通过观察模型的表面电流,劈的绕射纳入了计算。
还有一些结论直接总结如下:
一次绕射后的劈作为再次辐射的源进行第二次绕射。设置全部的绕射边界最后结果更加精确。
细分三角片的剖分让PO结果更加贴近MOM结果,但只是改善很少一点。
增大正方体的电尺寸,比较全射线追踪和法向方向照射几种方式,计算时间上的区别:
需要说明的是它们的计算结果完全相同。
全射线追踪设置VS卡计算时间如下:
SUMMARY OF REQUIRED TIMES IN SECONDS
CPU-time runtime
Reading and constructing the geometry
Checking the geometry
Initialisation