feko软件介绍

目录1概述2求解技术3主要应用4流程模块1.4.1CADFEKO2.4.2EDITFEKO3.4.3POSTFEKO5技术特点1.5.1FEKO针对电大尺寸电磁问题2.5.2多层快速多极子3.5.3高效并行技术4.5.4单站RCS快速收敛技术5.6.7.8.9.10.1概述EMSS公司旗下的FEKO软件是一款强大的三维全波电磁仿真软件。EMSS公司成立于上个世纪的九十年代初期，在创始人GronumSmith博士领导下，将80年代盛行的数值方法矩量法（MOM）成功引入到FEKO，在此基础上又引入了多层快速多极子（MLFMM）[1]，FEKO是世界上第一个把该方法推向市场的商业软件。该方法使得精确分析电大问题成为可能。FEKO支持有限元方法（FEM），并且将MLFMM与FEM混合求解，MLFMM+FEM混合算法可求解含高度非均匀介质电大尺寸问题。特别适合结构之间通过自由空间耦合的问题，MLFMM区域（例如辐射区域）和FEM区域（例如介质区域）之间的空间并不需要划分网格，这使得矩阵规模很小，因此需要的计算资源很少；FEKO采用基于高阶基函数(HOBF)的矩量法，支持采用大尺寸三角形单元来精确计算模型的电流分布，在保证精度的同时减少所需要的内存，缩短计算时间；FEKO还包含丰富的高频计算方法，如物理光学法(PO)，大面元物理光学(LargeelementPO)，几何光学法(GO)，一致性几何绕射理论(UTD)等，能够利用较少的资源快速求解超电大尺寸问题。基于强大的求解器，FEKO软件在电磁仿真分析领域尤其是电大尺寸问题的分析方面优势突出，成为电磁仿真领域的领军产品。2求解技术核心算法算法特点应用方向矩量法（MOM）基于麦氏积分方程，精度高，特别适合计算一般电尺寸及电小问题，例如：线天线、微带天线、微波器件、微带电路、小型天线阵列等ACA技术非常适合稠密问题，如包含复杂介质的问题或频率低几何尺寸却很大的问题，此方法计算效率高。多层快速多极子（MLFMM）MLFMM方法是基于分组思想，分组逐层计算单元间的相互作用，内存需求正比于为N*log(N)，这种方法非常适合电大尺寸结构的辐射与散射问题。有限元（FEM）有限元算法非常适合计算复杂介质、精细结构的模型。多层快速多极子+有限元（MLFMM+FEM）混合方法处理包含电大载体和复杂介质体的目标体，多极子方法仿真电大尺寸部分，有限元算法仿真精细部分或复杂介质。高阶矩量法（HighOrderMoM）基于高阶基函数(HOBF)，支持采用大尺寸的三角形单元来精确计算模型的电流分布。大尺寸的单元意味着更少的单元数和未知量，在保证精度的情况下减少所需内存，缩短计算时间，适合于电大尺寸的辐射和散射问题。Windscreen技术风窗天线仿真专用技术，计算精度好，仿真效率高，适合如汽车等风窗天线相关行业。平面格林函数适合平面微带电路、天线。介质体不需要划分网格，计算速度快，可用于大规模微带结构问题仿真以及模拟无限大地平面和海平面。物理光学（PO）网格划分与矩量法规则一致，添加了福克电流来提高精度。适合电大尺寸天线、天线布局、雷达隐身等问题的快速计算。大面元物理光学（LE-PO）该方法可以采用与波长相当甚至几个波长的尺度剖分目标，大大降低了目标的网格数量。对于超电大问题如舰船，相对传统物理光学，采用此大面片PO方法，可大大提高计算速度，扩展求解问题的规模。几何光学（GO）网格仅需要与几何拟合即可，非常适合超电大尺寸问题的辐射与散射分析，例如天线罩、反射面天线、介质透镜天线等问题。一致性绕射（UTD）UTD是一种渐近方法，结构的尺寸不再影响内存需求3主要应用1、天线分析2、共形天线设计3、阵列天线设计、4、天线罩分析设计5、多天线布局分析6、RCS隐身分析[2]7、生物电磁-SAR8、复杂线缆束EMC9、微波电路和射频器件l0、系统的EMC（电磁兼容）。4流程模块CADFEKO1、强大的模型建立、导入和模型修复功能，提供各种常见CAD模型的导入接口：Unigraphics；Catia、ProEngineer、Parasolid、IGES、ACIS等；2、可以导入复杂的CAE网格模型如：FEMAP、Nastran、Ansys、Patran、STL、Abaqus等；3、介质材料、金属材料、多层薄层介质、阻抗层、支持频变材料等4、全面的馈电端口：波导端口(同轴端口、矩形波导、圆波导)、微带、线端口、棱边馈电端口、FEM模式馈电端口等，准确计算端口参数；5、计算方法（MoM、高阶MoM、MLFMM、FEM、GO、PO、LE_PO及UTD等）的设定；6、集成了丰富的优化算法，如单纯形法、遗传算法、粒子群算法以及网格快速搜索法等，可方便实现多参数、多目标优化；7、计算参数（近场、远场、电流、S参数及SAR分析等）的图形化设定。EDITFEKO1、可以对CADFFEKO生成的.PRE文件进行编辑；2、参数化.pre生成脚本模板，便于利用高级编程工具例如C、C++、MATLAB等直接调用FEKO求解器；3、适合于高级用户，利用一些高级设置例如：相控阵扫描馈电、天线与天线罩相对位置的变化计算瞄准误差等；POSTFEKO1、提供丰富工程参数直接显示，例如：方向性系数、增益、驻波、S参数、效率、耦合度、RCS、极化、场分布、SAR、表面电流和电荷密度等；2、POSTFEKO支持多个窗口来观察多个几何模型和图形结果3、支持仿真结果的输入/输出、并可以导入外部测试数据；4、3D视图中支持标尺网格，便于在几何体上移动来获得几何尺寸信息；5、支持多种显示方式：支持多个、任意方向的切平面，云图、动画、2D曲线、数据列表、直角坐标、极坐标、Smith圆图、射线等；6、计算并显示矢位场和标位场；RCS参数计算可以直接得到极化的RCS值：LudwigIIIco-andcross-polarisations,并可以对极化的RCS进行优化；7、支持LUA脚本，方便批量处理结果文件(.bof),对特殊工程参数（如：相位中心、瞄准误差、RCS方差、电磁辐射安全区域等）更方便结果处理及显示；8、集成IntegratedFFT/IFFT，提供常用时域波形，可进行时域串扰、雷电脉冲冲击以及隐身成像显等；9、后处理中可以在2D曲线中显示CAD模型。5技术特点FEKO针对电大尺寸电磁问题多层快速多极子MLFMM算法是精确求解电大尺寸问题最为有效的方法；有限元法+多层快速多极子方法的混合：FEM+MLFMM混合处理包含电大载体和复杂介质体的目标体，充分发挥多极子与有限元算法的优势；高阶矩量法：高阶矩量法是求解电大尺寸辐射和散射问题的一种新技术，采用了矩阵的直接求逆，不存在发散和收敛慢的问题，适合于求解强谐振问题（如：进气道、波导裂缝阵列天线）和单站RCS问题；矩量法+高频混合算法：矩量法+物理光学法-PO混合；矩量法+几何光学法-GO混合；矩量法+一致性绕射法-UTD混合；高效并行技术基于MPI/OpenMP并行技术，支持分布式并行、共享内存式并行，软件支持单机多核并行，也支持多机多核并行运算，具备高效、强大的并行计算能力，支持Windows、Linux、Unix等各种平台;单站RCS快速收敛技术通过引入继承迭代技术，将前一个角度的结果修正后作为后一个角度的初始值，大幅减少多层快速多极子迭代步数，实现单站RCS快速精确计算非辐射网络与天线的联合仿真FEKO软件支持场、路联合仿真，在FEKO中可以直接读取电路的S、Z、Y、Spice等参数文件，把非辐射电路网络和辐射单元联合起来进行总体分析，并且FEKO可以输出天线的S参数，用于电路工具仿真。GPU加速FEKO支持GPU加速，对于矩阵求解处理速度可提升数十倍甚至上百倍（与GPU所含处理单元有关），对于大型计算任务效率提升显著。支持特征模式分析（CMA）加速支持不同任务指定不同的GPU加速支持单个任务多块GPU加速GP-GPU集群支持风窗天线模拟技术独特的风窗天线处理技术，支持MLFMM计算，可分析整车模型中的风窗天线的辐射、接收问题。特征模式（CMA）求解CMA是一种通过数值方法计算导体上（如：手机、飞行器、车辆等）可支持的一系列正交电流模式（类似于波导模式）的方法。它提供了系统的计算方法，能够帮助工程师从物理角度更加直观地理解天线的工作原理、确定特定模式的谐振频率以及最佳的馈电位置。有限大阵列快速求解技术采用了基于域格林函数（DGFM）方法的全新快速阵列求解器，可用于大型有限尺寸的天线阵列快速分析。用户可以通过预选从不同的设置中更便捷地定义有限大的天线阵列，例如：线性阵列、平面阵列、圆形/圆柱形阵列，同时还支持自定义阵列等。增强线缆束建模功能引入了新的线缆原理图编辑器（CableschematicView），提供了丰富的线缆类型（单线、双绞线、排线、同轴线以及任意复杂线束），支持复杂线缆束的自动捆绑（Autobunding）功能，支持编织网结构屏蔽层等。