使用FEKO软件分析大规模阵列天线：等效源与AEP方法

"本文介绍了使用FEKO软件进行大规模阵列天线仿真的有效方法，特别是针对复杂单元构成的大型阵列。通过最小阵元数的计算和等效源技术，可以显著减少计算规模和内存需求，同时保持计算结果的准确性。这种方法涉及到阵列天线的单元激励方向图(AEP)、单元间互耦效应的考虑以及如何通过等效源实现相控阵。文章以16×4微带阵列为例，展示了如何应用这一方法并得到了与实际建模分析相吻合的结果。" 在电子通信领域，阵列天线的设计和分析是至关重要的。阵列天线由多个天线单元组成，通过控制各个单元的相位和幅度，可以实现定向辐射、增益提升等目的。然而，当阵列规模增大，特别是涉及复杂单元结构时，计算分析会变得极其困难，需要大量的计算资源。为此，本实验教程提出了一个基于FEKO软件的高效仿真策略。 FEKO是一款强大的电磁仿真工具，它可以处理各种类型的天线和传播问题。在本文中，作者首先运用FEKO进行相控阵分析，探讨了阵列天线的单元激励方向图(AEP)。AEP是描述每个单元天线在不同方向上的辐射特性的关键参数，包含了相位和幅度信息。通过对AEP的理解和计算，可以为后续的等效源分析提供基础。 在确定了最小阵元数后，作者利用这些阵元的AEP来构建等效源。这样，即使原始阵列包含大量单元，也可以通过等效的少数单元进行计算，极大地减少了计算复杂度。例如，对于16×4的微带阵列，直接仿真可能需要超过12GB的内存，但通过等效源方法，仅需处理9个子阵，显著降低了计算需求。 实验结果显示，这种方法的计算结果与实际建模分析的结果高度吻合，证明了等效源方法的有效性和准确性。在xOz面和xOy面上的仿真对比（图13和14）显示，等效源计算出的方向图与全阵列建模的仿真结果一致，说明等效源方法能够准确反映大规模阵列天线的性能。 此外，文中还强调了考虑单元间互耦的重要性。互耦是指相邻天线单元之间的相互影响，它会影响整个阵列的辐射性能。通过等效源技术，可以充分考虑互耦效应，确保仿真结果的可靠性。 该教程提供的方法对于解决大规模、复杂单元阵列的仿真问题具有很高的实用价值。它不仅能够降低计算成本，还能保证计算精度，对于从事天线设计和电磁仿真工作的工程师来说，是一份宝贵的参考资料。