- 各种计算电磁学方法比较

FEKO，FEKO是德语Feldberechnung bei Korpern mit beliebiger Oberflache(任意复杂电磁场计算)首字母的缩写。本产品用于复杂形状三维物体的电磁场分析。FEKO是针对天线设计、天线布局与电磁兼容性分析而开发的专业电磁场分析软件，从严格的电磁场积分方程出发，以经典的矩量法（MOM：Method Of Moment）为基础，采用了多层快速多级子（MLFMM：Multi-Level Fast Multipole Method）算法在保持精度的前提下大大提高了计算效率，并将矩量法与经典的高频分析方法（物理光学PO：Physical Optics，一致性绕射理论UTD：Uniform Theory of Diffraction）无缝结合，从而非常适合于分析天线设计、雷达散射截面（RCS）、开域辐射、电磁兼容中的各类电磁场分析问题。5.0以后的Feko版本更是溷合了有限元法（FEM：Finite Element Method），能更精确的处理多层电介质（如多层介质雷达罩）、生物体吸收率的问题。Feko通常处理问题的方法是：对于电小结构的天线等电磁场问题，FEKO采用完全的矩量法进行分析，保证了结果的高精度。对于具有电小与电大尺寸溷合的结构，FEKO既可以采用高效的基于矩量法的多层快速多极子法，又可以将问题分解后选用合适的溷合方法（如用矩量法、多层快速多级子分析电小结构部分，而用高频方法分析电大结构部分），从而保证了高精度和高效率的完美结合，因此在处理电大尺寸问题如天线设计、RCS计算等方面，其速度和精度均无以伦比。采用以上的技术路线，Feko可以针对不同的具体问题选取不同的方法来进行快速精确的彷真分析，使得应用更加灵活，适用范围更广泛，突破了单一数值计算方法只能局限于某一类电磁问题的限制。由于Feko基于严格的积分方程，因此它不需要建立吸收边界条件，没有数值色散误差，在计算电大尺寸问题时不会因尺寸增加而误差增大。而且，Feko支持工程中的各种激励、模式，可以构建任意结构、材料的模型，根据用户要求可以考虑多种不同层面的问题。除了计算内核的高效率和强大的功能外，Feko还具有友好的用户接口、完善的前后处理功能以及良好的接口兼容性。Feko前处理的建模功能提供了各种规则几何体的直接创建，支持全参数化的几何尺寸输入，可以进行多种布尔操作和旋转、扭曲、螺旋、拉伸等操作。此外，几乎所有目前的主流CAD软件建立的模型都可以直接输入到Feko中进行计算，这一功能大大简化了复杂模型的构建难度。Feko友好的用户接口使得用户对解的设置和控制变得轻松自如，保证了具备电磁场基础的用户可以在短时间内完全掌握Feko的用法。独特的循环控制进一步增强了分析和控制的能力。功能强大完善的后处理模块可以得出所有关心的物理量，包括S参数、阻抗、方向图、增益、极化、场分布、电流、电荷、RCS、SAR等，并可以以非常直观、灵活的二维、三维、动画、图表及文件等方式输出。此外，除了常规分析外，Feko还具备自适应频率采样的宽带智能化扫频技术、时域分析功能和优化设计功能，满足了不同用户的需求，节省了设计时间。其中尤为值得说明的是，自我调整扫频技术这一技术的应用非常显著地提高了扫频分析的速度，多参数优化大大减少了优化的工作量，增强了优化的效果。