摘要

利用FEKO進(jìn)行電磁輻射/散射計(jì)算前，模型剖分網(wǎng)格的質(zhì)量對(duì)計(jì)算速度，計(jì)算精度甚至于計(jì)算成敗至關(guān)重要，本文將結(jié)合作者在實(shí)際工程中的使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)剖分設(shè)置的操作細(xì)節(jié)以及幾種常見計(jì)算環(huán)境中剖分尺寸設(shè)置的注意事項(xiàng)進(jìn)行簡要說明?？紤]到作者認(rèn)識(shí)有限，文中所述如有偏駁，敬請(qǐng)指正。

剖分的細(xì)節(jié)

• MOM通常要求模型的剖分尺寸介于1/8~1/10波長之間，但是在實(shí)際計(jì)算過程，如果模型電尺寸過大，采取1/4波長進(jìn)行剖分，即可實(shí)現(xiàn)較好的計(jì)算精度；

• 對(duì)于線模型的剖分，在剖分的時(shí)候需要設(shè)置線的直徑，通常需要≤線長1/20（饋線的半徑要于實(shí)際天線的同軸饋針的半徑一致，這樣可以保證駐波計(jì)算準(zhǔn)確；如果只是關(guān)注天線的方向圖，可以將饋線直徑設(shè)置的盡量小，可以在不影響方向圖計(jì)算結(jié)果的前提下，提高計(jì)算速度）；

• 選中模型，可以對(duì)模型中的某個(gè)face和region單獨(dú)設(shè)置local mesh 尺寸（局部剖分尺寸設(shè)置的優(yōu)先級(jí)高于全局剖分設(shè)置）；

• 剖分的尺寸會(huì)影響求解的收斂速度，過粗的剖分尺寸會(huì)導(dǎo)致收斂速度下降，甚至發(fā)散，對(duì)于具有較大介電常數(shù)或者較大損耗的介質(zhì)，剖分尺寸可以精細(xì)些；

• 剖分完成，可以在mesh imformation可以查看剖分的信息。
  

常見問題的剖分尺寸

MOM，MLFMM與PO（物理光學(xué)）均采用三角形單元進(jìn)行剖分，剖分尺寸要求必須小于1/3波長，通常建議為1/8波長~1/10波長，但是在實(shí)際工程中，得依據(jù)具體問題具體分析，核心的思想：對(duì)于電流變化較為劇烈的地方進(jìn)行細(xì)剖分，以充分精確反映該區(qū)域的電流變化情況，從而保證計(jì)算精度；對(duì)于電流變化相對(duì)舒緩的區(qū)域進(jìn)行粗剖分，在不影響計(jì)算精度的前提下，提高計(jì)算速度。

（一）自動(dòng)剖分FEKO mesh通過（1）局部剖分尺寸設(shè)置local mesh（可針對(duì)edge,face以及region進(jìn)行局部剖分）和（2）全局剖分create mesh來控制剖分尺寸。其中全局剖分提供了fine（~1/24波長），standral（~1/12波長）l，coarse（~1/8波長），custome四種剖分尺寸的選擇，其中前三種是系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置剖分尺寸，custome為自定義剖分尺寸。剖分優(yōu)先級(jí)：local mesh>create mesh。

（二）散射問題（不含有大量精細(xì)結(jié)構(gòu)，磁性高損耗/高介電材料）

對(duì)于一般的散射問題（連續(xù)性較好的電大尺寸金屬或介質(zhì)散射體），比如介質(zhì)天線罩，電大尺寸金屬體的計(jì)算。由于沒有激勵(lì)源，也不存在復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)，電流變化相對(duì)舒緩，剖分尺寸設(shè)置為1/4~1/5空氣波長，便能獲得很好計(jì)算精度，如圖所示為一個(gè)天線-介質(zhì)散射體計(jì)算模型，其中藍(lán)色曲線和綠色曲線分別為按1/5波長和1/10波長進(jìn)行剖分后的方向圖計(jì)算結(jié)果，由圖可知：兩者方向圖吻合較好，說明即使處于天線輻射近場(chǎng)，天線罩按1/4~1/5空氣波長進(jìn)行剖分，也可獲得較高的計(jì)算精度。

（三）散射問題（含有復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)或磁性高損/耗高介電材料）

對(duì)于含有大量復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算（如周期性材料FSS等）以及含有磁性，高損耗，高節(jié)電的材料（如吸波材料等），電流變化較為劇烈，需要相應(yīng)的減小剖分尺寸（建議采用自動(dòng)剖分）。

（四）輻射問題

對(duì)于含有饋電結(jié)構(gòu)的輻射問題（如天線的計(jì)算），饋電區(qū)域和輻射區(qū)域電流變化變化劇烈，相應(yīng)的饋電結(jié)構(gòu)和輻射結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行精細(xì)剖分才能獲得較高的計(jì)算精度，而對(duì)于非輻射結(jié)構(gòu)部分可以采用粗剖分，其對(duì)計(jì)算精度影響較小。如圖所示為一微帶天線的剖分示意圖，下圖為對(duì)微帶輻射貼片分別采用1/8lam，1/10lam，1/20lam，1/24lam以及1/46lam尺寸進(jìn)行剖分后Gain計(jì)算的結(jié)果，由圖可知：隨著剖分精度的提高，計(jì)算結(jié)果不斷變化，其中1/24lam剖分精度對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)果與1/46lam的計(jì)算結(jié)果基本一致，說明計(jì)算結(jié)果基本收斂，計(jì)算精度可以保證。因此對(duì)于對(duì)于微帶饋電結(jié)構(gòu)和輻射貼片采用1/24介質(zhì)波長（與自動(dòng)剖分中fine標(biāo)準(zhǔn)一致），方才獲得可以接受的計(jì)算精度，而對(duì)于貼片以外的介質(zhì)和金屬地則采用1/5空氣波長即可，計(jì)算精度影響不大。

總結(jié)

本文依據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電磁輻射/散射計(jì)算中的模型剖分設(shè)置的一些操作細(xì)節(jié)以及常見的幾種計(jì)算環(huán)境下的剖分尺寸設(shè)置闡述了作者一些操作心得。