线缆束的辐射与抗干扰
内容：线缆束的辐射与抗干扰
一、模型描述
1.1模型描述：
图1：线缆与环境-全模型示意图，包括线缆截面形式
1.2计算方法描述：
采用矩量法-MoM+MTL
1.3 线缆规格：
采用两根单线组成的带屏蔽层的线束
线束规格：
半径：0.5 mm
导体材料：σ = 4x106 S/m
线间距：2 mm
线束介质层半径：2.25 mm
屏蔽层材料：σ = 1x105 S/m
屏蔽成厚度：0.25 mm
绝缘层材料采用PET
1.4 线缆外围电路连接
R=75 ohm
C=10 pF
L=10 nH
屏蔽层与地之间的阻抗R=1000 ohm
图2：外围电路连接 起始端（左）、终止端（右）
1.5计算参数：
线缆的辐射-Radiation
线缆的抗干扰-Irradiation
二、主要流程：
启动CadFEKO，打开自带的工程（在…/Base/文件夹中）一个工程：Shielded_Two_Wire_Bench_Base.cfx，在该工程中，已经定义了各种参量。在以下的各个操作过程中，可以即时保存做过的任何修正。
2.1：读入载体网格模型
点击 “Home” 菜单（或左上角的主菜单）中的 “Import->mesh”，弹出“Import mesh”对话框：
在“Advanced”标签，修正Scale factor to metres的值为0.01，其他参数采用默认
在“File and format”标签，点击Browse按钮，找到自带的网格文件“Bench.nas”，直接读入；
点击功能键“F5”适中显示模型，把新导入的网格模型更名为“Bench”；
图3：导入载体的网格模型
把网格模型转成几何模型：在左侧树型浏览器中，展开“Model->Geometry”节点，选中“Bench”模型，点击鼠标右键，选择“Use model mesh”；
图4：载体的几何模型
读入线缆走线文件：点击“Cables”菜单，点击左侧的“Cable path”按钮，弹出“Create cable patch”对话框：
点击“Import points”按钮，读入“..\Include\Cable_path.txt”,Delimiter修改为’Tab’，
图5：读入线缆走线坐标文件
线缆读入之后显示如下：
图6：读入线缆走线之后的显示
网格剖分规则设置：点击“Mesh->Polyline refinement”，弹出“Add polyline refinement”对话框：
点击“Import points”按钮，读入“../Include/Cable_Path.txt”；
Radius：tL1
Mesh Size：tL1
点击“Create”按钮
图7：定义剖分规则
把工程文件另存为“shielded_two_wire”。
2.2：网格划分：
点击菜单“Mesh->Create mesh”弹出“Create mesh”对话框，设置如下：
网格剖分方法Mesh size : Standard
点击：Mesh 生成网格。
图8：定义网格划分
2.3：线缆定义与设置
定义屏蔽层：点击“Cables”菜单左侧的“Cable shield”，弹出“Create cable shield”对话框：
Definition method: Solid (Schelkunoff);
Shield metal: “Bundle_Shield”;
Thickness: Bundle_Shield_t;
点击“Create”按钮。
图9：定义线缆屏蔽层
定义单线（Single Conductor）：点击“Cables”菜单左侧的“Single conductor”（或直接在左侧树型浏览器的“Configuration”标签中，展开“Cables”节点，选中“Cable cross sections”，点击鼠标右键，选择“Single Conductor”），弹出“Create single conductor”对话框：
Metal: Bundle_Wire
Radius: Wire_1_r
不勾选：With insulation
Label: Wire_1
点击“Create”
重复上述操作，添加第二个单线Wire_2
Radius: Wire_2_r
Label: Wire_2
点击“Create”
图10：创建单线-Wire_1和Wire_2
定义线束（Cable bundle）：点击“Cables”菜单左侧的“Cable Bundle”（或直接在左侧树型浏览器的“Configuration”标签中，展开“Cables”节点，选中“Cable cross sections”，点击鼠标右键，选择“Cable Bundle”），弹出“Create Bundle”对话框：
不勾选：Auto bundle
Cables contained in bundle 部分：
Cable:”Wire_1”;
OffsetX=Wire_1_dx
OffsetY=0
Rotation=0
点击“Add”按钮
Cable: “Wire_2”;
OffsetX=Wire_2_dx
OffsetY=0
Rotation=0
Shield Type修改为: Shielded, dielectric filled
Insulation medium定义为: PET
Outer radius:
不勾选：Compute automatically
Outer Radius定义为：Bundle_r
Shield:CableShield1
Label: Bundle1
点击“Create”按钮完成创建。
图11：创建线缆束
把当前工程另存为：“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.cfx”;
定义线束拓扑（Cable Harness）：点击“Cables”菜单中的“Cable Harness”，在左侧树型浏览器的“Configuration”标签中的Global节点下，会自动生成“CableHarness1”；
图12：创建线缆拓扑-Cable harness
创建Cable Connector：选中新定义的“Cableharness1”，点击鼠标右键，选择“Cable connector”，弹出“Create connector”对话框：
选择：Cable path terminal
Path terminal修改为：CablePath1.Start
点击“Add”两次；
Pin1:修改为：MyPin1
Pin2:修改为：MyPin2
Pin3:修改为：MyPin3
Label: C1
点击“Create”按钮。
图13：生成Connector-C1
在左侧树型浏览器“Configuration”标签中，选中位于“Global->Cable Harness->Cable harness1->Connectors”中新新创建的C1，点击鼠标右键选择“Copy(Duplicate)”，把新生成的C1_1更名为C2，双击C2，弹出“Modify connector”对话框：
Path terminal修改为：CablePath1.End
点击OK按钮
图14：修正C2
创建Cable Instance：在“Cables”菜单中，选择“Cable instance”，弹出“Create cable instance”对话框：
Cable type修改为: Bundle1
Source： C1
Destination：C2
勾选：Select shortest route;
按照下表定义“Signals and connectors”：
图15：定义Cable Instance
创建线束外围电路：在“Cables”菜单中，点击右侧的“Schematic->CableHarness1”，进入线束原理图编辑界面。点击“Cable Schematic”；
在原理图中，添加一个“Resistor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正阻值为75ohm，名称Label定义为：C1_Z12，在C1端的MyPin1与MyPin2之间跨接该电阻；
重复上述操作，在Connector的C2端定义另外一个电阻“Resistor”，双击其图标，修改其阻值为75，名称Label定义为C2_Z12，在C2端的MyPin1与MyPin2之间跨接该电阻；
图16：在C1和C2端定义链接电阻
在原理图中，添加一个“Capacitor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正容值为10e-12，名称Label定义为：C1_Z13，在C1端的MyPin1和MyPin3之间跨接该电容.
重复上述操作，在Connector的C2端定义另外一个电容“Capacitor”，双击其图标，修改其容值为10e-12，名称Label定义为C2_Z13，在C2端的MyPin1与MyPin3之间跨接该电容;
图17：在C1和C2端定义链接电容
在原理图中，添加两个地符号“Ground”，调整位置（旋转、拖动）。
在原理图中，添加一个电感“Inductor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正其电感值为10e-9 Henry，名称Label修改为C1_Z30，在C1端的MyPin3与地之间跨接该电感;
图18：定义电感
在原理图中，添加一个电阻“Resistor”，调整位置（旋转、拖动），双击其图标，修正其电阻值为1000，名称Label更名为：C2_30. 在C2端的MyPin3与地符号之间跨接该电阻。
图19：在原理图中，链接电阻和电感
2.4：激励定义
切换到3D视图“3D View1”，在左侧树型浏览器中，进入“Configuration”标签，展开“Global”节点，选中“Sources”节点，点击鼠标右键，选择“Plane Wave”，弹出“Add plane wave excitation”对话框：
Direction 修正为：（Theta,phi）=(35;30)
Polarisation修正为：Left hand rotating ***
Ellipticity(0 to 1)修正为：1
Label：PlaneWave1
点击“Add”按钮
图20：定义平面波激励
求解设置检查：在“Global”节点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框：
进入“Solution”标签，可以看到：
Cable coupling properties选择为：Irradiating
Solution method for outer cable problem(shield/external ground)选择为：Multiconductor transmission line (MTL);
图21：检查线束求解设置选项
2.5：提交计算：
进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。可以选择并行模式（有指导老师演示如何设置并行或查看相应的手册说明-如：“FEKO软件安装中文手册”）。
2.6：修改方法-重新计算
在主菜单中，点击“Save as”，把工程另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MoM.cfx”；
求解设置修改：在“Global”节点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框：
进入“Solution”标签，可以看到：
Cable coupling properties选择为：Irradiating
Solution method for outer cable problem(shield/external ground)选择为：Method of Moments(MoM,only for shielded Cables;
点击“OK”；
图22：检查线束求解设置选项
在“Home”菜单中，点击“Save”保存该工程；
在菜单“Solve/Run”中，点击“FEKO Solver”提交计算。
2.7：后处理显示结果：
计算完成之后，点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”或快捷键“Alt+3”，启动后处理模块PostFEKO显示结果。
显示2D结果：
切换到“Home”菜单，点击“Add model”按钮，读入工程文件“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.bof”的结果
在“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，依次点击两个工程中的“Probes ->C1_Z30”，在右侧控制面板中：
在“Traces”区域，同时选中“C1_Z30”和“C1_Z30_1”;
勾选：dB
点击“Display”菜单，在“Axes”中点选“Log (horizontal)”；
得到的结果显示如下图所示：
图23：显示C1_Z30上的电流
进入“Home”菜单，点击左上角主菜单中的“Save as”，保存计算结果文件为：“Compare_Irrad.pfs”，关闭Postfeko。
2.8：计算线缆的辐射-设置修改：
切回到CadFEKO中，点击“Open model”按钮，打开“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.cfx”;
点击起始菜单的“Save as”按钮，把“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MTL.cfx”另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Rad_MTL.cfx”。
2.8.1 删除激励源
在左侧树型浏览器切换到“Configuration”标签，展开“Global”，选中“Sources”中的PlaneWave1，删除该激励源；
2.8.2 修改求解设置：
在“Global”节点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框：
进入“Solution”标签，进行如下修改：
Cable coupling properties选择为：Radiating
Solution method for outer cable problem(shield/external ground)选择为：Multiconductor transmission line (MTL);
点击“OK”；
图24：修改线束求解设置选项
2.8.3添加线缆的激励：
进入到“CableHarness1”中，点击“Cable Schematic”菜单，点选“Voltage source”，自动添加该电压源到原理图中，双击该电压源符号，弹出“Modify voltage source”对话框：
修改Label为：C1_V12
点击“OK”
图25：设置电压源激励
删除C1_Z12与C1端MyPin1之间的连线，把C1_V12电压源跨接在C1端MyPin1与C1_Z12之间。
图26：添加电压源激励
2.8.4添加场求解设置：
切换到“3D View1”中；
在左侧树型浏览器中，切换到“Configuration”，展开“Configuration specific”，选中“Requests”，点击鼠标右键，选择“Near Fields”，弹出“Request near fields”对话框：
Definition methods修改为：Spherical
修正：specify increments
Start: (r: 300; theta: 0.0; Phi: 0.0)
End: (r: 300; theta: 90.0; Phi: 360.0)
Increment: (r: 0; theta: 5; Phi: 5)
Label: NF_3m
点击“Create”按钮。
图27：定义近场区域
2.8.5网格划分：
点击菜单“Mesh->Create mesh”，采用默认设置，重新生成网格。
2.8.6提交计算：
进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。
2.8.7修正设置：
点击主菜单的“Save as”，把当前工程另存为“Shielded_Two_Wire_Bench_Rad_MoM.cfx”；
在“Global”节点中，展开“Cable harness”，双击已经建立的“CableHarness1”，弹出“Modify cable harness”对话框：
进入“Solution”标签，进行如下修改：
Solution method for outer cable problem(shield/external ground)选择为：Method of Moments(MoM), only for shielded cables;
点击“OK”；
图28：修改线束求解设置选项
2.8.8 提交计算：
在菜单“Home”中，点击“Save”，保存当前工程；
进入菜单“Solve/Run”，点击“FEKO Solver”，提交计算。
2.8.9 结果显示
计算完成之后，点击“Solve/Run”菜单中的“PostFEKO”或快捷键“Alt+3”，启动后处理模块PostFEKO显示结果。
显示3D结果：
切换到“Home”菜单，点击“Add model”按钮，读入工程文件“Shielded_Two_Wire_Bench_Irrad_MoM.bof”的结果
在“Home”菜单，点击“Near field”中的“NF_3m”，在右侧控制面板中：
把Frequency修改为： 30MHz
勾选：dB
图29：设置3D显示方式
在菜单“Results”中，点选“Show Contours”显示等值线。
图30：显示3D计算结果
显示2D结果：
切换到“Home”菜单，点击“Cartesian”，进入直角坐标系“Cartesian Graph1”，依次点击两个工程中的“Source data ->C1_V12”，在右侧控制面板中：
在“Traces”区域，依次选择“C1_V12”和“C1_V12_1”进行如下设置：
Quantity：Reflection coefficient
勾选：Use custom reference impedance
Reference impedance修改为：75
勾选：Subtract loading
Impdedance修改为：75
勾选：dB
在右侧控制面板中，为每一个曲线的反射系数设定为：
Reference impedance为：75 ohm
Subtract loading修改为：75
图31：反射系数详细设置
在右侧控制面板中的“Traces”区域，同时选中“C1_V12”和“C1_V12_1”;
进入“Display”菜单，点击“Log(Horizontal)”，结果显示如下。
图32：显示反射系数
进入“Home”菜单，点击“Save project”，保存计算结果文件为：“Compare_Rad.pfs”，关闭Postfeko。