• 专栏专注介绍电磁兼容（EMC）的相关知识，算是对本人浸染 EMC 专业十余年的一个阶段小结。
• 本篇开始，计划利用 3-5 篇，简要回顾一下自己为数不多的电磁计算和仿真软件使用的一些知识。考虑到个人博士以测试方向为主，电磁计算和仿真确实水平不高，而且实际应用中几乎也用不到海量的数学公式，所以这个系列就以个人粗浅总结为主。

• 1.电磁计算的几种常用方法
• 2.FEKO 软件的简要介绍
• • 2.1 FEKO 的应用场景介绍
  • 2.2 FEKO 的应用模块简介
• 3.个人一点体会和后面计划

电磁计算是 EMC 中常用的仿真分析方法，可用于天线设计、隔离度计算、线缆串扰仿真等等领域，一定程度上可以认为是EMC 计算分析的主要方法。

1.电磁计算的几种常用方法

电磁计算的基础，归根结底还是那几个 “最美” 方程（麦克斯韦方程组），如果没听过这几个字儿的话，可以退出了…

当然，可以参考下面 2 篇科普性的文章：

• 最美的公式：你也能懂的麦克斯韦方程组（积分篇）
• 最美的公式：你也能懂的麦克斯韦方程组（积分篇）

但是解析计算该方程组，是几乎不能完成的任务，于是一代又一代的科学家和工程师，发明改进了很多常用的电磁计算方法，提升计算效率，减少计算资源，真正使得电磁计算走向实用。

当前，我们常见的电磁计算方法，主要有 时域有限差分法（FDTD）、 有限元法（FEM）、 矩量法（Mom）、**传输线法（TLM）**和 高频近似法等等。

这些方法大的分类看，计算电磁学可以概括为 时域方法 和 频域方法 两类。其中频域方法又可以细化为高频近似法和数值方法两类，每类又都有一些细分的方法。各方法之间的关系，可以参见下图¹：

• 横坐标 表示材料的复杂性，从金属材料到介电材料，也包括了很复杂的人体；
• 纵坐标 则表示电尺寸，从微带线等电小尺寸，到飞机舰船甚至自由空间等电大尺寸模型。

不同的方框表示了 FEKO 支持的电磁计算方法（求解器）的适用范围，主要包括：

• ① 时域方法： 时域有限差分法（Finite Difference Time Domain, FDTD）
• ② 频域数值方法： 有限元法（Finite Element Method, FEM）、 矩量法（Method of Moments, Mom）、快速多极子法（Multilevel Fast Multipole Method, MLFMM）
• ③ 高频近似法： 物理光学法（Physical Optics, PO）、几何一致性理论（Uniform Theory of Diffraction, UTD） 等方法。

2.FEKO 软件的简要介绍

总体看，FEKO 的优势除了各种方法的混合应用，扩展了电磁计算仿真的应用场景外，还包括完善的 API 便于通过代码调用等优点。

2.1 FEKO 的应用场景介绍

事实上，FEKO 最早以经典的矩?量法 （MOM）为基础，后续加入了很多其他方法，并实现了这些方法的混合仿真，非常适?合于天?线设计、天线布局、雷达散射截?面（RCS）、电磁兼容等各类电磁?场分析问题?。

我们首先通过构建或导入的方式构建仿真模型，之后设置仿真参数，定义包括频率、源和仿真需求在内的参数要求；

之后，运行 FEKO 的求解器，在 POSTFEKO 中创建/显示/导出结果图表，完成后续处理工作。

• 实际的界面中，FEKO 的操作过程还是很简单的，虽然没有中文界面…

3.个人一点体会和后面计划

有关电磁计算仿真和相关软件的应用，个人主要有以下几点体会：

• 1. 电磁计算方法理论性强，物理数学要求高。个人理解，电磁仿真的应用，肯定不能对各种方法一窍不通，但是如果不做相关研究仅使用的话，也不宜过分扣这些方法的细节——主要是太费时费力费脑头发了！！
• 2. 各种软件的选择，还是以工作需要为主。比如我虽然先接触的是 HFSS，但是由于博士期间一些项目需要和实验室传承，使用 FEKO 的时间较多——当然总体比测试工作的时间要少…
• 3. FEKO 软件和其他几种软件，还是在简要了解软件和电磁计算方法的基础上，以上手实际工作为主，个人感觉这也是学习最快和效果最好的。

所以，我后面预计介绍一下自己感兴趣的 FDTD 方法的基础上（当然也是浅显介绍），给出 2-3 个实际应用案例，来介绍 FEKO 的应用。

1. 该图来自计算电磁学大佬 Jian-Ming Jin(金建铭) 的专著 “Theory and computation of Electromagnetic Fields, Second Edition”，中文由 尹家贤 等翻译，电子工业出版 出版。 ??

2. 后面预计有一篇简要回顾一下 FDTD 方法的精妙的地方和个人的感受。 ??

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