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編輯推薦

　　1. 澳汰爾技術團隊負責編寫，澳汰爾官方指定學習用書。

　　2. 附贈全書案例素材文件和超值學習視頻。

內容簡介

　　《FEKO仿真原理與工程應用》基於FEKO的新版本FEKO14.0編寫，此版本較舊版本新增瞭時域有限差分（FDTD）算法，支持更多的混閤算法和功能特性。本書傳遞瞭作者們多年技術支持工作中積纍的應用技巧和心得體會，會極大幫助初學者和工程人員提升工作效率。本書涵蓋瞭FEKO的所有重點應用領域，包含多樣化及新的熱門應用，如CMA、汽車電磁兼容、生物電磁等，貼近FEKO用戶的實際使用場景。讀者讀完此書會對FEKO的優勢和特點有全麵的瞭解。

　　《FEKO仿真原理與工程應用》主要適用於從事天綫、雷達、微波、射頻以及電磁兼容領域相關設計和特性研究的工程技術人員和高校師生等，既可以作為航空航天、汽車、電子、通信、船舶和軍工等行業進行工程分析的參考用書，也可以作為計算電磁學和FEKO軟件的教學用書和培訓教材。

目錄

序一
序二
前言

第1章 電磁場基礎與雷達工程問題概述
1.1 無綫電波
1.2 雷達
1.3 主要的電磁場問題
1.3.1 天綫
1.3.2 雷達目標隱身
1.3.3 天綫罩
1.3.4 電磁兼容
1.3.5 電波傳播
1.4 電磁理論基礎
1.4.1 麥剋斯韋方程組
1.4.2 介質本構關係
1.4.3 求解域的邊界條件
1.4.4 阻抗邊界條件

第2章 電磁場數值計算方法

2.1 矩量法（Method of Moments）原理與實現
2.1.1 矩量法的原理與實現
2.1.2 典型應用
2.2 多層快速多極子（MLFMM）的原理與實現
2.2.1 多層快速多極子的原理與實現
2.2.2 典型應用
2.3 有限元（FEM）的原理
2.4 時域有限差分（FDTD）
2.5 高頻近似方法
2.6 主要的混閤方法
2.6.1 矩量法與有限元混閤原理
2.6.2 多層快速多極子與有限元混閤技術
2.6.3 矩量法與高頻混閤技術
2.6.4 多層快速多極子與高頻混閤技術

第3章 FEKO基礎
3.1 FEKO工作環境介紹
3.1.1 FEKO主要模塊組成
3.1.2 FEKO文件組成與各模型之間的關係
3.1.3 關於命令行提交方式和批處理說明
3.1.4 命名規則說明
3.2 前處理模塊——CADFEKO
3.2.1 菜單欄與工具按鈕
3.2.2 模型與求解樹形管理器
3.2.3 3D模型視圖窗口
3.2.4 信息管理窗口
3.2.5 快捷工具條
3.2.6 主要的快捷鍵
3.3 後處理模塊——POSTFEKO
3.3.1 菜單與工具按鈕集
3.3.2 工程與樹形管理器
3.3.3 3D/2D結果視圖顯示
3.3.4 計算參數設置麵闆
3.4 命令流腳本編輯器EDITFEKO
3.4.1 腳本編輯區域
3.4.2 命令函數控製麵闆
3.4.3 常用命令函數的說明與應用
3.5 相對工作平麵（Workplane）的應用
3.5.1 何時用到Workplane
3.5.2 定義Workplane
3.5.3 基於Workplane建模
3.6 建立FEKO工程的仿真過程
3.6.1 主要功能與仿真流程
3.6.2 建立FEKO工程的一般過程

第4章 FEKO軟件的使用技巧與方法選擇

4.1 天綫的端口與激勵
4.1.1 綫端口與電壓源激勵
4.1.2 棱邊端口與電壓源激勵
4.1.3 波導端口與波導激勵
4.1.4 有限元模式端口與激勵
4.1.5 微帶綫端口與激勵
4.1.6 遠、近場等效技術
4.2 網格剖分技術
4.3 FEKO的方法選擇技巧
4.4 主要的求解參數設置
4.4.1 近場設置
4.4.2 遠場設置
4.4.3 S參數求解設置
4.5 LUA腳本基礎與應用
4.5.1 LUA腳本基礎
4.5.2 FEKO的LUA腳本功能

第5章 工程仿真案例1——常用工程天綫

5.1 半波振子天綫
5.1.1 振子天綫設計背景與原理
5.1.2 半波振子天綫的仿真實現
5.2 矩形波導天綫
5.3 低頻綫圈天綫
5.4 圓波導圓極化天綫
5.4.1 TE11模圓極化仿真
5.4.2 高次模圓極化的實現
5.5 偏饋反射麵天綫
5.5.1 全模型仿真實現
5.5.2 等效技術的實現
5.6 微帶天綫
5.6.1 矩量法（MoM）的實現
5.6.2 時域有限差分（FDTD）的實現
5.7 介質諧振天綫（DRA）
5.7.1 矩量法（MoM）的實現
5.7.2 矩量法/有限元（MoM/FEM）混閤法的實現
5.8 波導縫隙天綫
5.8.1 波導縫隙天綫的設計背景
5.8.2 基於多層快速多極子（MLFMM）實現
5.9 相控陣天綫
5.9.1 相控陣天綫的設計原理
5.9.2 EDITFEKO腳本控製的仿真實現
5.10 汽車車窗天綫（Windscreen）
5.10.1 車窗天綫仿真技術
5.10.2 車窗天綫布局的仿真實現

第6章 工程仿真案例2——天綫罩設計與仿真

6.1 天綫罩快速設計
6.1.1 格林函數法（SGF）
6.1.2 周期邊界法（PBC）
6.2 天綫罩透波分析
6.2.1 天綫罩仿真流程與求解器選擇技巧
6.2.2 FEKO軟件的仿真實現
6.3 天綫罩瞄準誤差（BSE）仿真
6.3.1 FEKO軟件的仿真實現
6.3.2 與MATLAB聯閤實現

第7章 工程仿真案例3——載體平颱天綫布局

7.1 FEKO的GridSearch掃參技術
7.2 錐颱結構平颱上的多天綫隔離度
7.3 直升機天綫布局仿真
7.4 車內天綫布局


第8章 工程仿真案例4——復雜綫纜束EMC

8.1 復雜綫纜束EMC分析流程
8.2 復雜綫纜束EMC仿真在FEKO中的實現
8.2.1 綫纜類型與快速建模
8.2.2 天綫與屏蔽綫纜束的場綫耦閤
8.2.3 綫纜束的輻射與抗乾擾仿真

第9章 工程仿真案例5——電磁散射

9.1 電磁散射單站與雙站RCS
9.2 FEKO典型目標體的仿真應用
9.2.1 金屬球錐體的單站RCS計算
9.2.2 介質金屬混閤體的單站RCS

第10章 其他工程仿真案例

10.1 非輻射網絡應用
10.1.1 S參數非輻射網絡
10.1.2 傳輸綫網絡的級聯
10.1.3 天綫匹配網絡與天綫的一體化仿真
10.2 天綫優化設計
10.2.1 常用的優化技術
10.2.2 FEKO軟件的仿真實現
10.3 天綫特徵模分析（CMA）
10.3.1 CMA理論背景
10.3.2 FEKO天綫特徵模分析的仿真實現
10.4 機箱屏蔽效能
10.4.1 問題描述
10.4.2 FEKO中的仿真實現
10.5 生物電磁

前言/序言

　　FEKO進入中國市場已經整整15個年頭，從最初的1.0版本發展到今天，Altair中國FEKO技術團隊的很多成員經曆瞭與FEKO的共同成長，見證瞭軟件的發展曆程，在為客戶服務的過程中，積纍瞭大量的軟件技巧和工程經驗。目前，市場上關於FEKO的中文書籍很少，隻能通過一些有限的渠道進行學習和交流。因此，我們深感同廣大電磁仿真領域從業人員及FEKO使用者分享技術和經驗的重要性。

　　2015年，FEKO加入AltairHyperWorks産品體係。2016年3月，隨著HyperWorks14.0正式發布，FEKO版本號也從7.0升級為14.0。FEKO14.0包含瞭眾多新功能和求解器性能的改進，為廣大用戶帶來全新的應用體驗。本書是“FEKO基礎與實戰係列叢書”的第1本——FEKO基礎篇。《FEKO仿真原理與工程應用》基於FEKO14.0（書中大部分應用案例和仿真流程同樣支持FEKO7.0，網盤所包含的例子和視頻基於FEKO7.0和FEKO14.0兩個版本），詳細介紹瞭前處理模塊CADFEKO、後處理模塊POSTFEKO和腳本編輯模塊EDITFEKO的使用技巧以及求解方法選擇的經驗總結，並給齣瞭非常全麵的應用實例及仿真實現流程。

　　《FEKO仿真原理與工程應用》包括兩大部分共10章。第1部分主要為電磁場理論、行業工程問題及FEKO軟件介紹等基礎內容，包括4章：第1章概述電磁場基礎以及雷達工程相關問題；第2章結閤具體工程應用詳細介紹FEKO所使用的電磁計算方法，以加深讀者對算法選擇的理解；第3章對CADFEKO、POSTFEKO和EDITFEKO三大模塊的軟件界麵、菜單、圖標按鈕等進行詳細說明，便於讀者快速查閱和掌握；第4章針對天綫設計師所關心的端口選擇和激勵設置等問題給齣選擇原則，並做總結說明。對於係統設計師所關心的等效源技術與數據格式、網格剖分原則以及計算方法如何選擇等，在第4章也進行瞭總結。同時，為方便利用FEKO進行二次開發，《FEKO仿真原理與工程應用》介紹瞭LUA腳本的語法基礎，並附大量LUA腳本實例供讀者學習參考。

　　第2部分主要介紹行業應用和豐富的FEKO工程應用案例，包括6章：第5章介紹工程上幾類常用天綫的仿真實現，與第4章的天綫端口設置和激勵相對應；第6章詳細介紹FSS設計、雷達天綫罩透波和瞄準誤差（BSE）的仿真實現，提供瞭完整的LUA腳本和MATLAB腳本得到的瞄準誤差麯綫；第7章為載體天綫布局的仿真應用；第8章介紹關於復雜綫纜束的快速建模以及綫纜輻射/抗乾擾的仿真流程；第9章為各類目標體的雷達散射截麵（RCS）仿真應用實例；第10章為一些特色應用，包括非輻射網絡、等效饋電網絡與天綫一體化仿真、降低計算復雜度、常用優化方法以及如何通過優化得到天綫的最佳電性能、特徵模分析方法在天綫設計中的應用、機箱屏蔽和生物電磁等。

　　《FEKO仿真原理與工程應用》內容主要由劉源、焦金龍、王曉峰、王晨編寫，參與編寫的還有陶津平、李嶽春、甘海和馬小康。此外，Altair市場部的王蔓女士負責與齣版社的溝通，並對該書的框架提齣瞭寶貴建議，Altair電磁技術團隊的其他成員曾慶豪、王琪、實習生楊晨晨參與瞭本書的校稿，在此深錶感謝！

　　由於編者水平有限，雖然已經多次校對，但書中錯誤和不足之處在所難免，敬請專傢和廣大讀者不吝指正。

　　序一

　　FEKO（齣自德語“FEldberechnungfürKörpermitbeliebigerOberfläche”，意為任意形狀目標體的各種類型的電磁場分析）最早源於20世紀90年代初利用矩量法（MoM）解決金屬體（金屬錶麵和導綫）電磁兼容和天綫問題的研究代碼。研究人員很快發現，將矩量法（用於仿真精細結構，如天綫）和高頻近似算法（用於仿真大型載體，如飛機機身）進行混閤是解決電大尺寸問題的必由之路。必須提及的是，當時的計算機運行速度緩慢，內存配置也很低，甚至還比不上如今的智能手機。1994年，結閤瞭矩量法與物理光學法的混閤算法MoM/PO誕生瞭。

　　多年來，FEKO愈加成熟，不斷增加先進的計算方法以滿足新的應用和市場需求。不僅包括更加高效的求解器（如MLFMM——多層快速多級子算法，以及加入很多加速算法的RL-GO——射綫尋跡幾何光學法），而且優化和擴展瞭現有求解器，以支持特定的功能來解決復雜的實際問題（集成風窗天綫即是一個例子）。FEKO當前版本FEKO14.0（本書即基於此版本）是一個高級的、采用最先進技術的通用電磁仿真軟件包。FEKO主要用於高頻應用，也有一些在較低頻段的擴展應用（本書亦有所涉及，如AM天綫和低頻屏蔽等）。

　　本書給齣瞭FEKO相關的計算電磁學概述，介紹並闡述瞭FEKO中的多種計算方法，如MoM、MLFMM、PO、RL-GO以及FEM（有限元法）和FDTD（時域有限差分法）等，應用涉及雷達係統、天綫、天綫布局、電磁兼容、波導、天綫罩、微帶電路和生物電磁等多個領域。

　　本書還討論瞭FEKO用戶界麵以及前後處理模塊CADFEKO和POSTFEKO。高級FEKO用戶將會發現關於LUA腳本的章節特彆有用，它展示瞭FEKO用戶界麵的最強大的功能。此外，還有一些包含FEKO高級功能的章節，如CMA（特徵模式分析）、周期性結構、優化、綫纜建模及采用等效源的模型分解等。

　　我非常高興看到這本書能與廣大中國科研及工程人員見麵。衷心希望本書能給應用數值方法和仿真技術的讀者帶來藉鑒作用，尤其是帶給FEKO用戶切實的幫助！

　　Dr.UlrichJakobus

　　FEKO創始人、IEEEFellow、ACESFellow

　　Altair電磁方案副總裁

　　序二

　　150多年前，麥剋斯韋預言瞭電磁波的存在，至今電磁場理論與微波技術已經廣泛應用於國防、民用通信、醫療、射電天文、導航等各個領域。如今，包括毫米波與太赫茲在內的高頻技術備受關注，天綫設計、雷達隱身、電磁兼容等典型應用場景也從大型軍工係統延伸到民用車輛、即時通信、産品標簽和物聯網應用等民用領域。隨著科技的發展，電磁場與微波技術將會對社會經濟、國防以及人們日常生活的各個方麵産生更加深遠的影響。

　　電磁仿真軟件是用計算電磁學方法解決實際問題的有效工具。在復雜的工程設計中，相較於憑藉工程師個人的經驗來推斷和測試，利用成熟的商業軟件進行仿真驗證和優化修正可以極大地提升效率和準確性，FEKO即是其中一款非常優秀的三維電磁場仿真軟件。FEKO軟件基於矩量法（MoM）實現對Maxwell方程組的求解，並實現將矩量法和高頻近似算法（包括PO、UTD等）相結閤的混閤算法，特彆適閤求解電大尺寸等復雜的電磁問題。FEKO也是首款將多層快速多極子方法（MLFMM）成功商用的軟件，在國內已經擁有眾多用戶。

　　最早對FEKO的瞭解是基於其原理上的獨特性，即將高頻方法與矩量法結閤實現計算時間和計算精度的有效提升，以及內存的節省。該方法特彆適閤於整體偏嚮平滑而局部比較復雜的結構。之後，該軟件逐漸演進為一款功能強大的電磁仿真軟件，適用於解決各種電大復雜的電磁問題。

　　2014年，Altair與東南大學毫米波國傢重點實驗室聯閤成立瞭FEKO培訓中心。在兩年多的閤作中，FEKO工程師認真細緻的工作態度和嚴謹執著的專業精神令我們印象深刻。本書作者劉源博士具備深厚的電磁領域背景，焦金龍、王晨和王曉峰等也都擁有超過10年的電磁領域應用經驗，他們平時的大量時間都與FEKO用戶一起，協助解決各類應用場景的實際問題，本書凝聚瞭他們多年的工程經驗和軟件使用心得，對於具備一定電磁基礎知識的FEKO初學者和相關領域有應用需求的工程人員將有很大幫助。

　　希望通過此書的齣版，能幫助國內電磁領域的專業人士更加高效地掌握FEKO軟件工具的特點和優勢，快速解決實際問題，在實現高效工作的同時，將更多精力用於科研創新，提升我國電磁行業的整體水平。

　　洪偉教授

　　教育部長江學者計劃特聘教授、IEEEFellow、CIEFellow

　　東南大學信息科學與工程學院院長、毫米波國傢重點實驗室主任

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