Altair FEKO求解器设置
FEĸO软件主要求解器
• 全波求解器：
• 矩量法（MOM）
• 有限元（FEM）
• 自适应交叉近似（ACA）
• 多层快速多极子方法（MLFMM）
• 时域有限差分方法（FDTD）
• 高频方法：
• 物理光学（PO）
• 大面元物理光学（LEPO）
• 射线追踪的几何光学（RL-GO）
• 一致性绕射方法（UTD）
矩量法特点与适合求解问题
• FEKO默认设置为矩量法求解器。
• 矩量法计算精度好，采用直接求解方法，没存在收敛问题。
• 内存需求： N^2，计算时间：N^3。
• 矩量法设置包含三种： 单精度、双精度，低频稳定求解器。
• 适合计算问题： 天线单元、小规模阵列天线，电小尺寸模型天线布局/RCS 、电磁兼容等。
• 高阶矩量法：允许更大的三角单元划分网格、支持曲面三角网格离散模型；
• Solver settings>勾选 Solve MoM with higher order basis function （HOBF），选择不同阶，阶数越高， 网格越大。
• 高阶矩量法适合光滑模型的单站RCS仿真，在内存资源充足时，可以采用高阶方法计算单站RCS。
电磁对称设置
• 电磁对称设置， Solve/Run，选择Symmetry，弹出Symmetry definition定义电磁对称界面 ，可以降低内存需求和缩短计算时间。
• 橘色面： 电对称面，电场与该面垂直；
• 灰色面：磁对称面；磁场与该面垂直。
多层快速多极子方法特点与适合求解问题
• 多层快速多极子是矩量法加速方法：
• 精确求解方法
• 内存需求N*log（N）
• 迭代求解方法，收敛残差默认设置0.003
• 最细层分组：0.23*波长
• 收敛改善方法：
• 如果存在实体金属结构，可以修改为混合积分方程
• 设置为稳定收敛的多层快速多极子方法
• 细化网格：例如1/5波长网格，修改为1/6波长
• 该方法适合求解电大尺寸问题，通常大于5倍波长模型：
• 电大尺寸天线：反射面天线、天线阵列
• 天线布局：载体天线布局、天线之间隔离度
• 电大尺寸目标电磁散射
• 多层快速多极子收敛设置：勾选Activate additional stabilization for the MLFMM，该方法收敛性显著改善，迭代步数会增加。
• 迭代残差可以修改为： 0.009
自适应交叉近似（ACA） 特点与适合求解问题
• ACA适合计算电小电中尺寸/网格数量多的模型，ACA采用支持求解， 无收敛问题；
• Solver settings选择： Solve mode with the adaptive cross-approximation（ACA）求解器；
• Advanced> Advanced solver 下拉菜单选择 Direct sparse solver，采用直接求解器；
• ACA相比MOM内存需求和计算时间都显著降低， 非常适合单站RCS仿真。
周期边界条件设置
• 周期边界条件（PBC）：矩量法与有限元求解器支持。
• 该求解器适合计算：阵列天线、天线罩透波、频选材料的透波、电磁散射等。
• Construct>Periodic boundaries，弹出Periodic boundary condition对话框，通过定义两个向量定义周期边界边界的范围。计算模型可以边界接触，但是不能出边界。
• 模型四周的绿色面为周期边界。
有限元求解器（FEM）
• 有限元求解器： 采用体网格划分，稀疏矩阵，非常适合复杂模型、非均匀材料的电小尺寸模型求解。
• 选中介质Region点击右键>Properties，弹出Region properties对话框， Solution method下拉菜单选择 Finite Element Method（FEM）。
• 混合求解：矩量法网格作为边界，默认采用矩量法和有限元混合求解，同时支持与多层快速多极子混合求解。
时域有限差分（FDTD）
• 时域有限差分：采用6面体网格划分模型， 适合宽带问题仿真， 例如宽带天线、电磁兼容等。
• 求解设置： Solve/Run>Solver settings，选择 FDTD，勾选Activate the finite difference domain(FDTD) solver，点击OK。
• Solve/Run>Solver settings，点击FDTD boundary conditions ，弹出boundary conditions settings，选择边界，支持开放边界、 PEC边界、 PMC边界。
物理光学方法设置
• PO设置方法：选中模型面，点击右键选择 Properties，弹出Face properties对话框， Solve with special solution method选择： Physical optics（PO） - full ray – tracing；
• 物理光学的网格规则与矩量法网格规则一致；
• 大面元物理光学设置方法： Face properties对话框， Solve with special solution method选择： Large element PO - full ray – tracing；
• 大面元物理光学可以采用2倍波长甚至更大的尺寸划分网格。
物理光学与大面元物理光学射线判断方法：
• PO full ray tracing：全射线追踪
• PO always illuminated：模型全照亮
• PO only illuminate from front：只在前方照亮
物理光学与多层快速多极子方法设置
• MLFMM与PO使用的基本原则： 感应电流比较弱的模型设置为物理光学或大面元物理光学。
• 以卡塞格伦反射天线为例：
• 选中主反射面，点击右键设置为PO ；Solver settings选择MLFMM求解器；High frequency菜单下可以设置PO 与MLFMM的耦合迭代次数，缩短仿真时间。
射线追踪的几何光学（RL-GO）特点与适合求解问题
• 选择模型中的面，点击右键>Properties，弹出Face properties对话框， Solve with special solution method选择Ray launching- Geometrical optics（RL-GO），选择几何光学求解器。
• 几何光学网格划分规则：模型拟合几何外形即可，无需基于波长划分。
• 几何光学计算电磁散射时，可以修改射线管的密度，平衡计算精度与计算速度。
• 射线管密度： High（lam/1000） ；Normal（lam/100）； Low(lam/10)。
• 手动修改： lam/50 。 RL-GO计算速度与射线的数量相关。
RL-GO结合特征面技术
1-创建模型– 应用周期边界（PBC）和无限大分层结构 （infinite multi-layer）计算
2- 定义3D入射角度 – 计算正交极化
3- 计算传输与反射系数Trans mission /reflection coefficient – 输出.tr 文件
4- 使用tr文件创建特征面材料
5- RL-GO 求解面，选择特征面材料
一致性绕射
• 多次反射和衍射非常重要时，模型电尺寸巨大，可以选择UTD；
• UTD求解器：模型由平面多边形组成、支持PEC和有耗金属、平板的边缘长度大于1倍波长；
• 支持MOM与UTD混合求解。
求解灵活选择
• 针对不同电尺寸/模型材料复杂度/问题类型，可以灵活选择求解器。
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