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. 4.1 CADFEKO 2. 4.2 EDITFEKO 3. 4.3 POSTFEKO

5技术特点

1. 5.1 FEKO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Gronum Smith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(Large element PO)，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 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：矩量法（MOM） 线天线、微带天线、微波器件、微带电路、小型天线阵列等 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ACA技术 题，此方法计算效率高。 多层快速多极子（MLFMM） 有限元（FEM） 多层快速多极子+有限元（MLFMM+FEM） 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。 有限元算法非常适合计算复杂介质、精细结构的模型。 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。 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高阶矩量法 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（High Order MoM） 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。 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Windscreen技术 线相关行业。 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，可用于平面格林函数 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。 网格划分与矩量法规则一致，添加了福克电流来提高精度。适合电大尺寸物理光学（PO） 天线、天线布局、雷达隐身等问题的快速计算。 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，大大降低了目大面元物理光学（LE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-PO） 片PO方法，可大大提高计算速度，扩展求解问题的规模。 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几何光学（GO） 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-SAR 8、复杂线缆束EMC 9、微波电路和射频器件 l0、系统的EMC（电磁兼容）。

4流程模块

CADFEKO

1、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、Pro Engineer、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。

EDITFEKO

1、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；

POSTFEKO

1、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：Ludwig III co- and cross-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Integrated FFT/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（Cable schematic View），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（Auto bunding）功能，支持编织网结构屏蔽层等。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/us9f.html