CN106646035B - 一种吸波材料辐射影响仿真方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种吸波材料辐射影响仿真方法和系统，解决现有技术对吸波材料建模计算困难的问题。所述方法包括以下步骤：在所述电磁兼容暗室内建立辐射源和接收天线；在辐射源关于每个铺设有吸波材料的内表面的镜像位置，分别建立一个等效辐射源，等效辐射源的强度为所述辐射源强度与所述吸波材料反射损耗的乘积；在未铺设吸波材料的内表面为良导体、去除铺设有吸波材料内表面、保留等效辐射源的条件下计算所述接收天线接收到的辐射场强度，作为仿真场强度。本申请实施例还提供一种吸波材料辐射影响仿真系统，用于仿真电磁兼容暗室，所述仿真系统包含：仿真源、仿真接收天线、等效源、良导体板。本申请降低计算资源需求，提高运算效率。

Description

一种吸波材料辐射影响仿真方法和系统

技术领域

本申请涉及电磁场测量领域，尤其涉及一种分析吸波材料对辐射影响的仿真方法和系统。

背景技术

辐射发射试验是重要的电磁兼容试验项目，试验场地性能的好坏会对辐射发射试验结果产生较大的影响。常用的试验场地是由墙面铺设吸波材料的屏蔽室建成的电磁兼容暗室，墙面吸波材料的反射特性影响暗室性能，进而影响辐射发射试验结果。

为了评估吸波材料反射损耗对暗室辐射发射试验结果的影响，一般通过数值模拟方法，对暗室及其内表面贴覆的吸波材料进行精确建模。在考虑暗室吸波材料对被测件辐射信号的反射时，需要按照吸波材料的结构形式、尺寸参数及材料参数进行完全实物建模。对于吸波材料的模拟，根据其实际结构形式及尺寸参数进行建模，同时需要对其材料参数进行设置。在电磁兼容暗室内，常用的吸波材料为角锥结构形式。在进行电磁仿真计算时，需要将所有的角锥结构内部进行网格剖分，从而得到其电磁仿真结果。在该仿真分析方法中，不仅需要暗室大小参数、结构形状，还需吸波材料长短、结构、分布、性能等信息，建立仿真模型，分析吸波材料反射损耗对暗室辐射发射试验的影响。

吸波材料建模过程中，首先，吸波材料的结构形式多样，建立准确模型的难度较大；其次，吸波材料的组成成分复杂，多为复合材料，其材料参数难以获得；而且，完全实物建模在仿真计算时会导致模型划分网格数量巨大，计算资源需求庞大，运算时间超长，运算效率低下，实时性与实用性低。

发明内容

本申请提出一种吸波材料辐射影响仿真方法和系统，解决现有技术对吸波材料建模计算困难的问题，方法可有效地解决以上不足。

本申请实施例提供一种吸波材料辐射影响仿真方法，用于电磁兼容暗室，所述电磁兼容暗室为封闭的六面体屏蔽室，至少一个内表面铺设有吸波材料，其特征在于，包括以下步骤：

在所述电磁兼容暗室内建立辐射源和接收天线；

在所述辐射源关于每个所述铺设有吸波材料的内表面的镜像位置，分别建立一个等效辐射源，所述等效辐射源的强度为所述辐射源强度与所述吸波材料反射损耗的乘积；

在未铺设吸波材料的内表面为良导体、去除铺设有吸波材料内表面、保留等效辐射源的条件下计算所述接收天线接收到的辐射场强度，作为仿真场强度。

优选地，所述吸波材料辐射影响仿真方法，还包括以下步骤：

在未铺设吸波材料的内表面为良导体、在铺设有吸波材料内表面无反射的条件下计算所述接收天线收到的辐射场强度，作为理想场强度；

计算所述理想场强度和所述仿真场强度的差值。

本申请实施例还提供一种吸波材料辐射影响仿真系统，用于仿真电磁兼容暗室，所述电磁兼容暗室为封闭的六面体屏蔽室，在所述电磁兼容暗室内有辐射源和接收天线，所述辐射源与第一内表面的距离为X₁；所述辐射源与第二内表面的距离为X₂；所述辐射源与第三内表面的距离为Y₁；所述辐射源与第四内表面的距离为Y₂；，所述辐射源与第五内表面的距离为Z₁；所述辐射源与第六内表面的距离为Z₂；以所述辐射源为直角坐标系(x，y，z)的原点，所述第一内表面的位置为x＝X₁；所述第二内表面的位置为x＝-X₂；所述第三内表面的位置为y＝Y₁；所述第四内表面的位置为y＝-Y₂；所述第五内表面的位置为z＝Z₁；所述第六内表面的位置为z＝-Z₂；所述第一内表面、第二内表面、第三内表面、第四内表面、第五内表面均铺设有吸波材料；所述第六内表面为良导体；其特征在于，所述仿真系统包含：仿真源、仿真接收天线、等效源、良导体板；

所述等效源包含第一等效源、第二等效源、第三等效源、第四等效源、第五等效源；

所述仿真源，用于产生辐射场；所述仿真接收天线，用于接收所述辐射场；

以所述仿真源为直角坐标系(x’，y’，z’)的原点，所述仿真接收天线相对于所述仿真源的位置，与所述接收天线相对于所述辐射源的位置相同；

所述第一等效源的位置为(2X₁，0，0)，所述第一等效源的强度为所述仿真源强度与所述第一内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

所述第二等效源的位置为(-2X₂，0，0)，所述第二等效源的强度为所述仿真源强度与所述第二内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

所述第三等效源的位置为(0，2Y₁，0)，所述第三等效源的强度为所述仿真源强度与所述第三内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

所述第四等效源的位置为(0，-2Y₂，0)，所述第四等效源的强度为所述仿真源强度与所述第四内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

所述第五等效源的位置为(0，0，2Z₁)，所述第五等效源的强度为所述仿真源强度与所述第五内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

z’＝-Z₂位置为良导体板。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：，该方法在不需要完全实物建模吸波材料的同时，根据吸波材料反射损耗特性，通过镜面反射原理合理放置辐射源的位置来获得吸波材料对辐射源发射信号的反射特性。通过使用该方法，不仅可避免复杂结构形式及复合材料参数的吸波材料建模，同时简化的模型使得网格数量大大减少，可极大地降低计算资源需求，加快运算速度，提高运算效率，具有即时性与实用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为电磁兼容暗室辐射发射试验示意图，其中，a、立体图，b、顶视图；

图2电磁兼容暗室各内表面吸波材料反射示意图，其中，

a、第一内表面吸波材料反射示意图；

b、第二内表面吸波材料发射示意图；

c、第三内表面吸波材料发射示意图；

d、第四内表面吸波材料发射示意图；

e、第五内表面吸波材料发射示意图；

图3为第四内表面吸波材料反射等效示意图；

图4为本发明吸波材料辐射影响仿真方法流程图；

图5为本发明吸波材料辐射影响仿真方法另一实施例流程图；

图6为本发明吸波材料辐射影响仿真系统装置示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为电磁兼容暗室辐射发射试验示意图，其中，a、立体图，b、顶视图；暗室内除地面以外其余五个表面均贴覆有吸波材料，且各个吸波材料表面均会反射信号，所述电磁兼容暗室为封闭的六面体屏蔽室，在所述电磁兼容暗室内有辐射源和接收天线，所述辐射源与第一内表面的距离为X₁；所述辐射源与第二内表面的距离为X₂；所述辐射源与第三内表面的距离为Y₁；所述辐射源与第四内表面的距离为Y₂；，所述辐射源与第五内表面的距离为Z₁；所述辐射源与第六内表面的距离为Z₂；以所述辐射源为直角坐标系(x，y，z)的原点，所述第一内表面的位置为x＝X₁；所述第二内表面的位置为x＝-X₂；所述第三内表面的位置为y＝Y₁；所述第四内表面的位置为y＝-Y₂；所述第五内表面的位置为z＝Z₁；所述第六内表面的位置为z＝-Z₂；所述第一内表面、第二内表面、第三内表面、第四内表面、第五内表面均铺设有吸波材料；所述第六内表面为良导体。

图2为电磁兼容暗室各内表面吸波材料反射示意图，其中，a、第一内表面(辐射源所在位置后面，阴影所示表面)吸波材料反射示意图；b、第二内表面(辐射源所在位置前面，阴影所示表面)吸波材料反射示意图；c、第三内表面(辐射源所在位置右面，阴影所示表面)吸波材料反射示意图；d、第四内表面(辐射源所在位置左面，阴影所示表面)吸波材料反射示意图；e、第五内表面(辐射源所在位置顶面，阴影所示表面)吸波材料反射示意图。本发明在进行吸波材料对暗室辐射发射试验影响的仿真分析时，不建立吸波材料完全实物模型的条件下，根据暗室吸波材料反射损耗特性，辐射源向四周吸波材料进行照射时，吸波材料由于其材料及结构性质存在反射损耗，其对辐射源发射信号进行部分反射。根据镜面反射原理，可以认为吸波材料反射信号为辐射源关于吸波材料背板平面镜面对称的等效辐射源所发射的信号，其中该等效辐射源的辐射信号幅度为经过反射损耗后的幅度。

图3为第四内表面吸波材料反射等效示意图。在评估吸波材料对暗室辐射发射试验影响时，不建立吸波材料完全实物模型的条件下，根据暗室吸波材料反射损耗信息建立等效辐射源模型，由等效辐射源与接收天线之间直接照射信号来获得吸波材料反射信号，相对位置如图3所示，等效辐射源与辐射源关于铺设吸波材料的第四内表面镜面对称(称：等效辐射源是辐射源关于第四内表面的镜像)，MM’与第四内表面垂直，交点为N。RM’与第四内表面的交点为W，根据几何光学原理，信号传输路径MW与M’W相等，等效发射信号传输路径(M’W+WR)与辐射源发射信号传输路径(MW+WR)相等。辐射信号由辐射源M经过吸波材料W处的反射进入接收天线R处，相当于在去掉吸波材料的条件下，等效辐射源Me直接照射进入接收天线R处。

等效辐射源的幅度计算。设辐射源初始幅度为A，吸波材料的反射损耗标识为Γ(dB)、或r(无量纲系数)，则辐射源关于铺设吸波材料的第四内表面镜面对称的等效辐射源幅度Ae，计算公式如下：

A_e＝A×r

r＝10^(-Γ/20) 公式1

图4为本发明吸波材料辐射影响仿真方法流程图。本申请实施例提供一种吸波材料辐射影响仿真方法，用于电磁兼容暗室，以获得在有吸波材料条件下电磁兼容暗室内接收天线所接收的辐射场强度。所述电磁兼容暗室为封闭的六面体屏蔽室，其中五个内表面铺设有吸波材料，其特征在于，包括以下步骤：

步骤101、在所述电磁兼容暗室内建立辐射源和接收天线；如图1所示建立辐射源与接收天线模型，将其放置于壳体空间内，壳体材质为空气。

步骤102、在所述辐射源关于每个所述铺设有吸波材料的内表面的镜像位置，分别建立一个等效辐射源，所述等效辐射源的强度为所述辐射源强度A与所述吸波材料反射损耗r的乘积；例如，关于第四内表面，根据辐射源与壳体空间内表面的相对位置，建立等效辐射源的仿真模型，其相对位置相当于辐射源移动到图3所示的关于第四内表面镜面对称的位置处，等效辐射源与接收天线之间距离等于等效辐射源发射信号传输路径(M’W+WR)；根据吸波材料反射损耗特性参数，获得等效辐射源相对辐射源的辐射信号幅度；针对图2所示各个内表面，建立各个平面的等效辐射源模型，各个等效辐射源与接收天线距离分别为等效辐射源发射信号传输路径。

步骤103、在未铺设吸波材料的内表面为良导体、去除铺设有吸波材料内表面、保留等效辐射源的条件下计算所述接收天线接收到的辐射场强度，作为仿真场强度E。所述仿真场强度即根据建立的模型仿真计算接收天线收到的辐射源辐射场强幅度。

图5为本发明吸波材料辐射影响仿真方法另一实施例流程图。本申请实施例提供一种吸波材料辐射影响仿真方法，用于电磁兼容暗室，以获得在有吸波材料条件下电磁兼容暗室内接收天线所接收的辐射场强度。所述电磁兼容暗室为封闭的六面体屏蔽室，其中五个内表面铺设有吸波材料，其特征在于，包括以下步骤：

步骤201、在所述电磁兼容暗室内建立辐射源和接收天线；

步骤202、在所述辐射源关于每个所述铺设有吸波材料的内表面的镜像位置，分别建立一个等效辐射源，所述等效辐射源的强度为所述辐射源强度与所述吸波材料反射损耗的乘积；

步骤203、在未铺设吸波材料的内表面为良导体、去除铺设有吸波材料内表面、保留等效辐射源的条件下计算所述接收天线接收到的辐射场强度，作为仿真场强度。根据建立的模型仿真计算接收天线收到的辐射源辐射场强幅度E。

步骤204、在未铺设吸波材料的内表面为良导体、铺设有吸波材料内表面无反射的条件下计算所述接收天线收到的辐射场强度，作为理想场强度E₀；即，去掉5个方向的等效辐射源，仿真计算辐射源单独存在时，接收天线收到的辐射场强幅度；

步骤205、计算所述理想场强度和所述仿真场强度的差值。用ΔE＝E-E₀来表征不同吸波材料对暗室辐射发射试验结果的影响。

图6为本发明吸波材料辐射影响仿真系统装置示意图。本申请实施例还提供一种吸波材料辐射影响仿真系统，用于仿真如图1～2所示电磁兼容暗室。所述吸波材料辐射影响仿真系统包含：仿真源10、仿真接收天线20、等效源；所述等效源包含第一等效源11、第二等效源12、第三等效源13、第四等效源14、第五等效源15；所述仿真源，电磁特性等同于所述辐射源，用于产生辐射场；所述仿真接收天线，电磁特性等同于所述接收天线，用于接收所述辐射场；以所述仿真源为直角坐标系(x’，y’，z’)的原点，所述仿真接收天线相对于所述仿真源的位置，与所述接收天线相对于所述辐射源的位置相同；

所述第一等效源的位置为(2X₁，0，0)，所述第一等效源的强度为所述仿真源强度A与所述第一内表面铺设的吸波材料反射损耗r1的乘积；所述第二等效源的位置为(-2X₂，0，0)，所述第二等效源的强度为所述仿真源强度A与所述第二内表面铺设的吸波材料反射损耗r2的乘积；所述第三等效源的位置为(0，2Y₁，0)，所述第三等效源的强度为所述仿真源强度A与所述第三内表面铺设的吸波材料反射损耗r3的乘积；所述第四等效源的位置为(0，-2Y₂，0)，所述第四等效源的强度为所述仿真源强度A与所述第四内表面铺设的吸波材料反射损耗r4的乘积；所述第五等效源的位置为(0，0，2Z₁)，所述第五等效源的强度为所述仿真源强度A与所述第五内表面铺设的吸波材料反射损耗r5的乘积；z’＝-Z₂位置为良导体板30。

需要说明的是，在本实施例中，进行吸波材料对暗室辐射发射试验影响的仿真时，不进行完全实物建立吸波材料模型的条件下，根据暗室吸波材料反射损耗特性，用本实施例的仿真源代替辐射源；在评估吸波材料对暗室辐射发射试验影响时，不建立吸波材料实物模型的条件下，根据吸波材料反射损耗、即所述辐射源与电磁兼容暗室各个内表面的距离，建立等效源11,12,13,14,15，由等效源与仿真接收天线之间直接照射信号来仿真吸波材料反射信号，以图3所示第四内表面为例，等效源与仿真接收天线之间距离设置为等效辐射源发射信号传输路径(M’W+WR)。

本发明与现有的吸波材料对暗室辐射发射试验影响仿真分析方法相比主要的创新点为：本发明可以在不需要建立吸波材料实物模型，根据吸波材料反射损耗特性，通过镜面反射原理合理放置等效源的位置来获得吸波材料对辐射源辐射信号的反射，不仅可避免复杂电磁参数及多样结构形式的吸波材料建模工作，同时可简化仿真模型，降低模型对计算资源的需求量，加快运算速度，提高运输效率，具有即时性与实用性。本发明在实际应用中，可对表面贴覆有吸波材料的暗室进行仿真分析，达到合理评估吸波材料对暗室辐射发射试验影响的目的，从而保障暗室辐射发射试验的有效性。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种吸波材料辐射影响仿真方法，用于电磁兼容暗室，所述电磁兼容暗室为封闭的六面体屏蔽室，其中五个内表面铺设有吸波材料，其特征在于，包括以下步骤：

在所述电磁兼容暗室内建立辐射源和接收天线；

在所述辐射源关于每个所述铺设有吸波材料的内表面的镜像位置，分别建立一个等效辐射源，所述等效辐射源的强度为所述辐射源强度与所述吸波材料反射损耗的乘积；

在未铺设吸波材料的内表面为良导体、去除铺设有吸波材料内表面、保留等效辐射源的条件下计算所述接收天线接收到的辐射场强度，作为仿真场强度。

2.如权利要求1所述吸波材料辐射影响仿真方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在铺设有吸波材料内表面无反射的条件下计算所述接收天线收到的辐射场强度，作为理想场强度；

计算所述理想场强度和所述仿真场强度的差值。

3.一种吸波材料辐射影响仿真系统，用于仿真电磁兼容暗室，所述电磁兼容暗室为封闭的六面体屏蔽室，在所述电磁兼容暗室内有辐射源和接收天线，所述辐射源与第一内表面的距离为X₁；所述辐射源与第二内表面的距离为X₂；所述辐射源与第三内表面的距离为Y₁；所述辐射源与第四内表面的距离为Y₂；所述辐射源与第五内表面的距离为Z₁；所述辐射源与第六内表面的距离为Z₂；以所述辐射源为直角坐标系(x，y，z)的原点，所述第一内表面的位置为x＝X₁；所述第二内表面的位置为x＝-X₂；所述第三内表面的位置为y＝Y₁；所述第四内表面的位置为y＝-Y₂；所述第五内表面的位置为z＝Z₁；所述第六内表面的位置为z＝-Z₂；所述第一内表面、第二内表面、第三内表面、第四内表面、第五内表面均铺设有吸波材料；所述第六内表面为良导体；其特征在于，所述仿真系统包含：仿真源、仿真接收天线、等效源；

所述等效源包含第一等效源、第二等效源、第三等效源、第四等效源、第五等效源；

所述仿真源，用于产生辐射场；所述仿真接收天线，用于接收所述辐射场；

以所述仿真源为直角坐标系(x’，y’，z’)的原点，则所述第一等效源的位置为(2X₁，0，0)，所述第二等效源的位置为(-2X₂，0，0)，所述第三等效源的位置为(0，2Y₁，0)，所述第四等效源的位置为(0，-2Y₂，0)，所述第五等效源的位置为(0，0，2Z₁)；

所述仿真接收天线相对于所述仿真源的位置，与所述接收天线相对于所述辐射源的位置相同；

所述第一等效源的强度为所述仿真源强度与所述第一内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

所述第二等效源的强度为所述仿真源强度与所述第二内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

所述第三等效源的强度为所述仿真源强度与所述第三内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

所述第四等效源的强度为所述仿真源强度与所述第四内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

所述第五等效源的强度为所述仿真源强度与所述第五内表面铺设的吸波材料反射损耗的乘积；

z’＝-Z₂位置为良导体板。