FEKO软件的RCS仿真

第1页/共10页FEKO软件的RCS仿真FEKO软件具有分析金属目标散射特性的强大功能[1~3]。当目标为电小尺寸时，可采用矩量法进行计算分析，网格边长一般取810。电尺寸更大，则可以采用多层快速多极子算法或者PO、UTD算法等进行分析。本文先进行ogive模型的RCS仿真，并与文献中已有结果进行对比，以验证FEKO建模及仿真流程的正确性。然后，对圆极化波照射金属球的特定情形，进行具体建模并分析其散射场场强和极化特性。1.1ogive模型的RCS仿真ogive模型是典型的用于RCS测试的模型之一。仿真中的金属ogive目标半张角为22.62度，半长5英寸，最大半径1英寸。如图1所示。图1ogive模型示意图模型的剖面轮廓曲线由以下表达式确定[4]：for5in5in,-,define第2页/共10页221sin22.62cos22.62,then5cos1cos22.62sin1cos22.62xfxfxyfxz(1)用matlab编写程序计算出ogive形体的剖面曲线，然后用FEKO软件读取相应数据文件即可绘出模型。如图2所示。图2FEKO中ogive金属模型及平面波入射方向示意图图3ogive金属模型在水平极化平面波照射下的RCS曲线文献[1]结果，频率9GHz第3页/共10页图4ogive金属模型在水平极化平面波照射下的RCS曲线FEKO矩量法及PO算法仿真结果，频率9GHz图5仿真结果与文献[1]结果对比，频率9GHz图4中采用矩量法计算时，网格边长取3.33mm，约为10。采用PO方法计算时未进行新的网格划分。由图5对比可知，本文基于MOM方法的仿真结果与文献中已有结果吻合良好，证明了FEKO软件建模及仿真流程的正确性。而PO方法第4页/共10页虽然计算速度快，但在模型具有尖锐边缘的顶点处没能准确反映目标真实的散射特性。1.2左旋圆极化波照射金属球体的多站RCS仿真图6左旋圆极化波照射金属球的FEKO模型示意图金属球半径为60mm，采用矩量法仿真，网格边长取3.33mm，仿真频率为9.0GHz。关于散射场更为详细的结果请参考结果文件sphere_rcs.out。第5页/共10页图7左旋圆极化平面波设置示意图图7对话框中各参数意义请参考FEKO帮助文档。如果结果仅考虑目标的单站RCS特性，则在远场求解设置中选择ModifyfarfieldsPositionCalculatefieldsinplanewaveincidentdirection。如果考虑目标的双站RCS特性，则选择Calculatefieldsasspecified。如图8所示。第6页/共10页图8目标散射场远场方向图设置计算完成后可以直接查看目标的RCS特性。包括散射场幅度、相位等都可以在输出的结果文件sphere_rcs.out中查看。本例计算结果如图9所示。第7页/共10页图9左旋圆极化平面波照射金属球结果文档*.out中部分内容截图查看结果文件sphere_rcs.out可知，散射场在平面波入射方向上最接近右旋圆极化波，在入射平面波方向上为左旋圆极化波，其余大部分方向上为右旋椭圆极化，少部分方向为左旋椭圆极化。第8页/共10页图10左旋圆极化平面波照射金属球方位面内的多站RCS特性1.3左旋圆极化波照射金属柱体的多站RCS仿真图11左旋圆极化波照射金属柱体的FEKO模型示意图第9页/共10页图12左旋圆极化平面波照射金属柱体俯仰面内的多站RCS特性图13左旋圆极化平面波照射金属柱体方位面内的多站RCS特性金属柱体半径为60mm，高40mm。采用矩量法仿真，网格边长取3.33mm，仿第10页/共10页真频率为9.0GHz。关于散射场更为详细的结果请参考结果文件cylinder_rcs.out。综上所述，FEKO软件可用于分析电小尺寸和电大尺寸目标的散射特性。矩量法计算结果虽然准确性高，但占用计算资源多，只适用于电小尺寸目标的分析。PO算法和UTD算法等适用于电大尺寸目标的分析，但准确性略差。应用中需针对具体情况，认真分析，以确定最佳可行方案。参考文献[1][2]陈德喜，颜俐等。FEKO软件的RCS仿真应用。舰船电子工程，2008年第9期[3]唐晓明，李恩等。利用FEKO对塑料目标支架RCS的仿真应用。微波学报，2010年8月[4]A.C.Woo,H.T.G.Wang,andM.J.Schuh,BenchmarkRadarTargetsfortheValidationofComputationalElectromagneticsPrograms,IEEEAntennasandPropagationMagazine,vol.35,no.1,February1993,pp.84-89.