CN111914364A - 基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法 - Google Patents

基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111914364A
CN111914364A CN202010748526.3A CN202010748526A CN111914364A CN 111914364 A CN111914364 A CN 111914364A CN 202010748526 A CN202010748526 A CN 202010748526A CN 111914364 A CN111914364 A CN 111914364A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curved surface
radome
quadrilateral
frequency selection
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010748526.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111914364B (zh
Inventor
张玉
杨鸿�
吴昊翔
赵勋旺
林中朝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xidian University
Original Assignee
Xidian University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xidian University filed Critical Xidian University
Priority to CN202010748526.3A priority Critical patent/CN111914364B/zh
Publication of CN111914364A publication Critical patent/CN111914364A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111914364B publication Critical patent/CN111914364B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，其实现方案为：生成与待建模天线罩对应的初始天线罩罩体，生成一个频率选择表面单元，构建符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型，将频率选择表面单元模型周期性排布成矩形阵列，再将频率选择表面阵列投影至初始天线罩曲面，最终得到频选天线罩。本发明通过构建符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型，将频率选择表面单元模型周期性排布成矩形阵列，可以大幅减少网格量，将频率选择表面阵列投影至初始天线罩曲面，可实现复杂曲面频选天线罩的建模。

Description

基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法
技术领域
本发明属于通信技术领域，更进一步涉及天线技术领域中的一种基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法。本发明可用来对频选天线罩进行建模，其建模结果可用于高阶矩量法中电大尺寸频选天线罩的电磁特性仿真分析。
背景技术
在实际工程中，频选天线罩既能保护罩内精确制导设备不受损坏，又能通过频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)的选择透过性大幅降低雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)，以实现隐身的特性。高阶矩量法是一种精确的电磁数值分析方法，采用高阶基函数可大幅降低未知量，从而减少计算时间和所需计算资源，适合对电大尺寸频选天线罩进行电磁特性分析。高阶基函数要求网格拓扑应为双线性曲面，在求解电尺寸较小的模型时，通常可采用自适应的四边形网格剖分。然而，采用自适应网格分析频率选择表面这种类型复杂、尺寸细小的结构难免会造成计算量过大，在频选天线罩建模时控制网格可减少计算资源和时间的消耗。
目前，对曲面频选天线罩的分析一般都是在直纹面或者参数曲面上建立。在电磁仿真方法中，矩量法作为最精确的全波电磁仿真分析方法，适合用来分析电大尺寸频选天线罩。对于锥形频选天线罩，目前高阶矩量法是可以对其进行全波精确仿真分析，但由于气动外形的影响，类似飞行器之类的罩体曲面，可能会复杂且难以表达，这类的频选天线罩仍无法仿真。
上海无线电设备研究所在其申请的专利文献“一种曲面频率选择表面天线罩的自适应快速设计方法”(申请号201911142192.9，申请日2019.11.20，申请公开号CN110889216A)中公开了一种频选天线罩建模方法。该方法通过对目标天线罩外形进行扫描、罩体表面来波入射角分布曲线建立，确定了罩体和曲面频率选择单元的表面组合，从而实现了频选天线罩的建模。该方法存在的不足之处是，该方法的建模结果只是考虑到频选天线罩的建模，未考虑到模型网格剖分的影响，导致网格量较多，进而导致未知量过大而无法进行仿真计算的问题。
西安电子科技大学在其申请的专利文献“一种适用于高阶矩量法的FSS天线罩建模方法”(申请号201711345155.9，申请日2017.12.15，申请公开号CN108268696A)中公开了一种频选天线罩建模方法。该方法需要首先通过获取天线罩罩体和FSS结构无源谐振单元的参数，再构建扇环状FSS结构模型，通过坐标变换后，最终建立了频选天线罩。该方法存在的不足之处是，由于该方法采用构建扇环状FSS结构的方式通过坐标变换来生成频选天线罩，因此只能适用于柱形和锥形频选天线罩的建立，无法建立其他曲面形式的频选天线罩。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，用于解决现有建模方法无法生成适用于高阶矩量法的复杂曲面频选天线罩建模的技术问题。
实现本发明目的的具体思路是，针对自适应剖分带来的模型网格量过大的问题，按照高阶矩量法对应的高阶基函数要求，将频率选择单元剖分成大小规则的四边形面片，进而建立频率选择表面周期性矩形阵列，减少了模型的网格量。本发明通过投影的方式建立曲面上的频率选择单元阵列，再进行合并，得到了适用于高级矩量法的频选天线罩的完整模型。
本发明的步骤如下：
(1)生成初始天线罩罩体：
生成与待建模天线罩对应的、且由两个不同表达曲面构成的初始天线罩罩体，初始天线罩罩体与待建模天线罩的高度和宽度相等；
(2)生成一个外轮廓为正方形的频率选择表面单元结构；
(3)构建符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型：
按照频率选择表面单元结构的中心频率对应的波长大小，将频率选择表面单元结构的所有面片剖分为大小均匀规则且可利用高阶矩量法对应的高阶基函数进行电磁流描述的四边形面片，再将剖分得到的所有四边形面片组成集合，建立符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型；
(4)将频率选择表面单元模型周期性排布成矩形阵列：
建立一个由频率选择表面单元模型周期性排布的M×N维度的矩形阵列，矩形阵列是由点与点之间组成的四边形拓扑关系，矩形频率选择表面阵列长为H+2L，宽为W+2L，其中，M和N分别表示矩形阵列的行数和列数，H和W分别表示初始天线罩罩体的高度和宽度，L表示频率选择表面单元结构轮廓的边长；
(5)将频率选择表面阵列投影至初始天线罩曲面：
(5a)沿初始天线罩的两个不同表达曲面交界处的分割线，将初始天线罩曲面分为两部分，将每部分曲面离散为均匀的三角形网格，将每部分曲面的三角形网格中所有非公共边对应点组成的点的集合作为离散后曲面边界上的点集；
(5b)用离散后曲面边界上的点集与坐标变换矩阵相乘，得到频率选择表面矩形阵列所在平面对应的曲面边界的点集；
(5c)利用二维射线法，从频率选择表面矩形阵列的所有面片中找出位于曲面内部的所有四边形面片；
(5d)利用二维射线法，从频率选择表面矩形阵列的所有面片中找出位于曲面边界相交处的所有四边形面片；
(5e)将位于曲面内部的所有四边形面片投影至步骤(4a)中得到三角形网格离散后的初始天线罩曲面；
(5f)对曲面边界相交处的所有四边形面片进行裁切，将裁切后的非四边形面片剖分成四边形面片，将裁切后的所有四边形面片投影至步骤(4a)中得到三角形网格离散后的初始天线罩曲面边界处；
(6)建立频选天线罩：
将投影后初始天线罩曲面内部与曲面边界处的四边形面片进行合并，得到频选天线罩模型。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
第1，由于本发明构建了一个符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型，再将频率选择表面单元模型周期性排布成矩形阵列，矩形阵列的网格量由频率选择表面单元模型的四边形面片个数决定，使得矩形阵列的网格量较少，克服了现有技术中建模方法会导致网格量较多，进而导致未知量过大而无法进行仿真计算的问题，使得本发明具有可以利用有限的资源精确求解频选天线罩的优点；
第2，由于本发明将频率选择表面阵列投影至初始天线罩曲面，该初始天线罩与待建模天线罩对应、且由两个不同表达的曲面构成，克服了现有技术中建模方法只适用于柱形和锥形频选天线罩的建立，使得本发明具有可以建立复杂曲面形式的频选天线罩模型的优点。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明构建的一个频率选择表面单元的剖分示意图；
图3是本发明二维射线法的步骤的流程图；
图4是本发明中对四边形面片进行裁切时边界上无点落入四边形内的剖分示意图；
图5是本发明中对四边形面片进行裁切时边界上有点落入四边形内的剖分示意图；
图6是本发明得到的频选天线罩的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
参照附图1，本发明包括如下步骤：
步骤1.生成初始天线罩罩体；
生成与待建模天线罩对应的、且由两个不同表达曲面构成的初始天线罩罩体，初始天线罩罩体与待建模天线罩的高度和宽度相等。
本发明实施例中是利用GID软件得到初始天线罩罩体，该罩体的高度H＝184mm，宽度W＝139mm。
步骤2.生成频率选择表面单元；
生成一个外轮廓为正方形的频率选择表面单元结构。本发明实施例中选用的频率选择表面单元为开槽性十字型单元，边长L＝9mm，十字缝隙宽d＝0.4mm。
步骤3.构建符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型；
按照频率选择表面单元结构的中心频率对应的波长大小，将频率选择表面单元结构的所有面片剖分为大小均匀规则且可利用高阶矩量法对应的高阶基函数进行电磁流描述的四边形面片，再将剖分得到的所有四边形面片组成集合，建立符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型。
高阶基函数公式如下：
Figure BDA0002609236710000041
其中，Fij(p,s)表示由四边形面片中一组对边在p方向的展开阶数为i的多项式和四边形面片的另一组对边在s方向的展开阶数为j多项式组成的用来描述电磁流的高阶基函数，as表示s方向的单位向量，| |表示取模值操作，ap表示p方向的单位向量，fi(p)表示p方向描述电磁流的展开阶数为i的多项式，hj(s)表示s方向描述电磁流的展开阶数为j多项式。
大小均匀规则且可利用高阶矩量法对应的高阶基函数进行电磁流描述的四边形面片指的是四边形的对边尽量相等且四边形的四个角尽可能接近直角。
具体实施方式为按照波长对频率选择表面单元进行剖分，保证剖分的四边形对边尽量相等，四个角尽量为直角，如图2所示为一个频率选择表面单元的剖分示意图，频率选择表面单元模型由13个四边形面片组成。
步骤4.将频率选择表面单元模型周期性排布成矩形阵列；
建立一个由频率选择表面单元模型周期性排布的M×N维度的矩形阵列，矩形阵列是由点与点之间组成的四边形拓扑关系，矩形频率选择表面阵列长为H+2L，宽为W+2L，其中，M和N分别表示矩形阵列的行数和列数，H和W分别表示初始天线罩罩体的高度和宽度，L表示频率选择表面单元结构轮廓的边长。
对处理后的频率选择表面单元模型通过平移和复制得到M×N矩形阵列拓扑，本发明实施例中，矩形频率选择表面阵列的行数M＝23，列数N＝18，矩形频率选择表面阵列长为207mm，宽为162mm。
步骤5.将频率选择表面阵列投影至初始天线罩曲面；
第1步，沿初始天线罩的两个不同表达曲面交界处的分割线，将初始天线罩曲面分为两部分。本发明实施例中，天线罩结构为对称结构，曲面交界处的分割线位于直角坐标系yoz平面，分别得到天线罩的两部分曲面。
第2步，将每部分曲面离散为均匀的三角形网格，将每部分曲面的三角形网格中所有非公共边对应点组成的点的集合作为离散后曲面边界上的点集。本发明实施例中，将每部分曲面离散为均匀的三角形网格，每部分曲面按照4mm的剖分尺寸剖分成三角形的个数为t＝4108，离散后曲面边界上的点集中点的个数为n＝284。
第3步，用离散后曲面边界上的点集与坐标变换矩阵相乘，得到频率选择表面矩形阵列所在平面对应的曲面边界的点集。频率选择表面矩形阵列所在平面对应的曲面边界的点集计算公式为：
P′＝P·C
式中，P′表示频率选择表面矩形阵列所在平面对应的曲面边界的点集，P表示离散后曲面边界上的点集，C表示坐标变换矩阵。
本发明实施例中，由于线结构是点与点之间组成的拓扑关系，所以在进行坐标变换时只需对点进行变换。边界上第i(i＝1,2,3,…,n)个点Pi(xi,yi,zi)到平面上对应的点P′i(x′i,y′i,z′i)的坐标变换矩阵为C＝[0 1 1]。
第4步，利用二维射线法，从频率选择表面矩形阵列的所有面片中找出位于曲面内部的所有四边形面片。
参照图3对二维射线法的步骤做进一步的描述。
第4.1步，计算曲面边界上的每个点与基准点之间的方位角。将曲面边界上的所有点取平均值后得到的点作为基准点，按照下式，计算曲面边界上每个点与基准点之间的方位角：
Figure BDA0002609236710000061
式中，αi表示曲面边界上第i个点与基准点之间的方位角，arctan表示取直角坐标系中的二象限反正切操作，yi表示曲面边界上第i个点在直角坐标系中yoz平面上所对应的横坐标值，y0表示基准点在直角坐标系中yoz平面上所对应的横坐标值，zi表示曲面边界上第i个点在直角坐标系中yoz平面上所对应的纵坐标值，z0表示基准点在直角坐标系中yoz平面上所对应的纵坐标值，π表示圆周率。
第4.2步，将边界上所有点按照方位角从小到大的顺序进行排序。
第4.3步，从频率选择表面矩形阵列中选取一个未选过的点，沿+y引出一条射线。本发明的实施例中是从频率选择表面矩形阵列所有的点m＝5712中选取第j(j＝1,2,3,…,m)个未选过的点Qj(0,yj,zj)引出一条沿直角坐标系y轴正方向的射线。
第4.4步，依次提取排序后的曲面边界上两点组成轮廓线段。本发明的实施例中，在曲面边界上选取第i个点P′i(x′i,y′i,z′i)和第i+1个点Pi+1′(x′i+1,y′i+1,z′i+1)组成轮廓线段。
第4.5步，所引射线与轮廓线段是否相交。本发明的实施例中，判断点Qj所引出的射线与线段P′iPi+1′是否相交，若是，则执行第4.6步，否则，执行第4.4步。
第4.6步，是否选完方位角排序中所有相邻点。若是，则执行第4.7步，否则，执行第4.4步。
第4.7步，相交次数是否为奇数。若是，则执行第4.8步，否则，执行第4.3步。
第4.8步，在曲面边界内取出该所选点的坐标值。
第4.9步，是否选完频率选择表面矩形阵列中的点。若是，执行第4.10步，否则，执行第4.3步。
第4.10步，得到所有位于曲面边界内的点的坐标值，进而得到曲面边界内的四边形面片。本发明实施例中所有位于曲面边界内的点为Rk(k＝1,2,3,,l)，根据点Rk的拓扑关系得到位于曲面内部的所有四边形面片，每部分曲面位于曲面边界内的点的个数l＝2969，所有位于曲面边界内的点的得到的边界内四边形面片个数为2960个。
第5步，利用二维射线法，从频率选择表面矩形阵列的所有面片中找出位于曲面边界相交处的所有四边形面片。本发明实施例中，利用与第4步相同的方法得到位于曲面边界相交处的所有四边形面片，每部分曲面所有位于曲面边界内的点的得到的边界内四边形面片个数为2653个。
第6步，将位于曲面内部的所有四边形面片投影至第2步中得到三角形网格离散后的初始天线罩曲面。
投影指的是对曲面边界内所有四边形面片的每个点沿投影方向向量向曲面投影，若该点与其对应的离散后曲面上的三角形所在平面相交且得到的交点落入三角形中，则将该交点作为投影后的点，将所有投影后的点组成投影后的四边形面片。
投影分为平面投影和锥面投影。本发明实施例中采用的是平面投影，投影的方向向量为
Figure BDA0002609236710000082
对边界内构成四边形面片的点Rk(k＝1,2,3,…,l)逐一沿向量
Figure BDA0002609236710000081
向曲面投影。
以第k个点和第s(s＝1,2,3,…,t)个三角形为例，具体方式为：点Rk沿向量
Figure BDA0002609236710000083
方向与离散后的曲面中的所有三角形进行判断，若与第s个三角形Tris所在平面相交且交点Rk′落入三角形Tris中，此时点Rk′为点Rk投影后所得的点，再根据所有点R′的拓扑关系得到位于曲面内部的所有四边形面片。
第7步，对曲面边界相交处的所有四边形面片进行裁切，将裁切后的非四边形面片剖分成四边形面片。本发明实施例中，对第5步得到的曲面边界相交处的所有四边形面片进行裁切，可能会在边界处产生新的三角形和五边形。
将裁切后的非四边形面片剖分成四边形面片指的是将裁切后的非四边形面片，分为三角形面片和五边形面片，取三角形面片的截断边的中点和其余三个点组成四边形面片，在五边形面片的截断边的中间加一个点，将截断边中点与该边对角顶点连接，得到五边形面片剖分后的两个四边形面片。
本发明实施例中，对这些非四边形面片进行处理，以四边形面片中三个点落入曲面边界轮廓内为例，分为两种情况：1、边界上无点落入四边形内，参照图4对边界上无点落入四边形内时的剖分做进一步的说明，P1′、P2′、P3′、P4′和P5′均为边界上的点，R1、R2、R3和Q1分别为四边形的四个顶点，此时四边形的边R1Q1和R3Q1被线段P3′P4′截断，产生两个交点A和B，线段AB中需要补中点E，分别由点R1、R2、E、A和R3、R2、E、B组成四边形R1R2EA和R3R2EB；2、边界有点落入四边形中，参照图5对边界上有点落入四边形内时的剖分做进一步的说明，P1′、P2′、P3′、P4′、P5′、P6′、P7′和P8′均为边界上的点，R1、R2、R3和Q1分别为四边形的四个顶点，此时点P4′、P5′、P6′均落入四边形中，线段P3′P4′和四边形的边R1Q1产生交点A，线段P6′P7′和四边形的边R3Q1产生交点B，线段AB中需要补中点E，分别由点R1、R2、E、A和点R3、R2、E、B组成四边形R1R2EA和R3R2EB。
第8步，将裁切后的所有四边形面片投影至第2步中得到三角形网格离散后的初始天线罩曲面边界处。本发明实施例中，对第7步所得到的所有剪切后的四边形利用第6步的投影操作，得到投影后曲面边界处的所有四边形面片，每部分曲面边界处的四边形面片个数为331个。
步骤6.建立频选天线罩。
将投影后初始天线罩曲面内部与曲面边界处的四边形面片进行合并，得到频选天线罩模型。将步骤5中第6步和第8步得到的投影后初始天线罩曲面内部与曲面边界处的四边形面片进行合并，有效保证模型在边界处均为四边形网格和整体面片的完整性，得到频选天线罩模型。参照图6，对本发明得到的频选天线罩的结构做进一步的描述。其中，图6(a)是本发明得到的频选天线罩模型的正视图，图6(b)是本发明得到的频选天线罩模型的左视图，图6(c)是本发明得到的频选天线罩模型的仰视图。由图6可见，本发明的实施例构造的频选天线罩的曲面形式复杂，频选天线罩均由四边形面片组成且四边形面片个数仅为3291个，符合高阶矩量法的仿真要求。

Claims (7)

1.一种基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，其特征在于：构建符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型，将频率选择表面阵列投影至初始天线罩曲面；该方法的步骤包括如下：
(1)生成初始天线罩罩体：
生成与待建模天线罩对应的、且由两个不同表达曲面构成的初始天线罩罩体，初始天线罩罩体与待建模天线罩的高度和宽度相等；
(2)生成一个外轮廓为正方形的频率选择表面单元结构；
(3)构建符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型：
按照频率选择表面单元结构的中心频率对应的波长大小，将频率选择表面单元结构的所有面片剖分为大小均匀规则且可利用高阶矩量法对应的高阶基函数进行电磁流描述的四边形面片，再将剖分得到的所有四边形面片组成集合，建立符合高阶矩量法要求的频率选择表面单元模型；
(4)将频率选择表面单元模型周期性排布成矩形阵列：
建立一个由频率选择表面单元模型周期性排布的M×N维度的矩形阵列，矩形阵列是由点与点之间组成的四边形拓扑关系，矩形频率选择表面阵列长为H+2L，宽为W+2L，其中，M和N分别表示矩形阵列的行数和列数，H和W分别表示初始天线罩罩体的高度和宽度，L表示频率选择表面单元结构轮廓的边长；
(5)将频率选择表面阵列投影至初始天线罩曲面：
(5a)沿初始天线罩的两个不同表达曲面交界处的分割线，将初始天线罩曲面分为两部分，将每部分曲面离散为均匀的三角形网格，将每部分曲面的三角形网格中所有非公共边对应点组成的点的集合作为离散后曲面边界上的点集；
(5b)用离散后曲面边界上的点集与坐标变换矩阵相乘，得到频率选择表面矩形阵列所在平面对应的曲面边界的点集；
(5c)利用二维射线法，从频率选择表面矩形阵列的所有面片中找出位于曲面内部的所有四边形面片；
(5d)利用二维射线法，从频率选择表面矩形阵列的所有面片中找出位于曲面边界相交处的所有四边形面片；
(5e)将位于曲面内部的所有四边形面片投影至步骤(5a)中得到三角形网格离散后的初始天线罩曲面；
(5f)对曲面边界相交处的所有四边形面片进行裁切，将裁切后的非四边形面片剖分成四边形面片，将裁切后的所有四边形面片投影至步骤(5a)中得到三角形网格离散后的初始天线罩曲面边界处；
(6)建立频选天线罩：
将投影后初始天线罩曲面内部与曲面边界处的四边形面片进行合并，得到频选天线罩模型。
2.根据权利要求1所述的基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，其特征在于，步骤(3)中所述高阶基函数如下：
Figure FDA0002609236700000021
其中，Fij(p,s)表示由四边形面片中一组对边在p方向的展开阶数为i的多项式和四边形面片的另一组对边在s方向的展开阶数为j多项式组成的用来描述电磁流的高阶基函数，as表示s方向的单位向量，| |表示取模值操作，ap表示p方向的单位向量，fi(p)表示p方向描述电磁流的展开阶数为i的多项式，hj(s)表示s方向描述电磁流的展开阶数为j多项式。
3.根据权利要求1所述的基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，其特征在于，步骤(3)中所述大小均匀规则且可利用高阶矩量法对应的高阶基函数进行电磁流描述的四边形面片指的是：四边形的对边尽量相等且四边形的四个角尽可能接近直角。
4.根据权利要求1所述的基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，其特征在于，步骤(5b)中所述的频率选择表面矩形阵列所在平面对应的曲面边界的点集是由下式得到的：
P′＝P·C
其中，P′表示频率选择表面矩形阵列所在平面对应的曲面边界的点集，P表示离散后曲面边界上的点集，C表示坐标变换矩阵。
5.根据权利要求1所述的基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，其特征在于，步骤(5c)、步骤(5d)中所述的二维射线法的具体步骤如下：
第一步，利用下式，计算曲面边界上的每个点与基准点之间的方位角：
Figure FDA0002609236700000031
其中，atan2表示取直角坐标系中的四象限反正切操作，yi表示曲面边界上第i个点在直角坐标系中yoz平面上所对应的横坐标值，y0表示基准点在直角坐标系中yoz平面上所对应的横坐标值，zi表示曲面边界上第i个点在直角坐标系中yoz平面上所对应的纵坐标值，z0表示基准点在直角坐标系中yoz平面上所对应的纵坐标值，arctan表示取直角坐标系中的二象限反正切操作；
第二步，将所有点按照方位角从小到大的顺序进行排序；
第三步，从频率选择表面矩形阵列中依次选取一个未选过的点，将该点沿直角坐标系y轴正方向引出一条射线；
第四步，从方位角的排序中依次提取两个相邻的曲面边界上的点组成轮廓线段；
第五步，判断所引射线与轮廓线段是否相交，若是，则执行第六步，否则，执行第四步；
第六步，判断是否选完方位角排序中所有相邻点，若是，则执行第七步，否则，执行第四步；
第七步，判断相交次数是否为奇数，若是，则执行第八步，否则，执行第三步；
第八步，在曲面边界内取出该所选点的坐标值；
第九步，判断是否选完频率选择表面矩形阵列中的点，若是，执行第十步，否则，执行第三步；
第十步，得到所有位于曲面边界内的点的坐标值，进而得到曲面边界内的四边形面片。
6.根据权利要求1所述的基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，其特征在于，步骤(5e)、步骤(5f)中所述投影指的是：对曲面边界内所有四边形面片的每个点沿投影方向向量向曲面投影，若该点与其对应的离散后曲面上的三角形所在平面相交且得到的交点落入三角形中，则将该交点作为投影后的点，将所有投影后的点组成投影后的四边形面片。
7.根据权利要求1所述的基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法，其特征在于，步骤(5f)中所述的将裁切后的非四边形面片剖分成四边形面片指的是：将裁切后的非四边形面片，分为三角形面片和五边形面片，取三角形面片的截断边的中点和其余三个点组成四边形面片，在五边形面片的截断边的中间加一个点，将截断边中点与该边对角顶点连接，得到五边形面片剖分后的两个四边形面片。
CN202010748526.3A 2020-07-30 2020-07-30 基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法 Active CN111914364B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010748526.3A CN111914364B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010748526.3A CN111914364B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111914364A true CN111914364A (zh) 2020-11-10
CN111914364B CN111914364B (zh) 2022-09-06

Family

ID=73287368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010748526.3A Active CN111914364B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111914364B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113221370A (zh) * 2021-05-25 2021-08-06 西安电子科技大学 基于锥面投影的fss天线罩建模方法
CN113314848A (zh) * 2021-04-17 2021-08-27 西安电子科技大学 一种频率选择表面的共形布局及建模方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108268696A (zh) * 2017-12-15 2018-07-10 西安电子科技大学 一种适用于高阶矩量法的fss天线罩建模方法
CN109726439A (zh) * 2018-12-04 2019-05-07 上海索辰信息科技有限公司 全频段天线阵与天线罩一体化仿真方法
CN110047136A (zh) * 2019-04-23 2019-07-23 北京环境特性研究所 一种基于频率选择表面的天线罩三维建模方法
CN110110458A (zh) * 2019-05-14 2019-08-09 西安电子科技大学 基于高阶矩量法的形变共形阵列天线建模方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108268696A (zh) * 2017-12-15 2018-07-10 西安电子科技大学 一种适用于高阶矩量法的fss天线罩建模方法
CN109726439A (zh) * 2018-12-04 2019-05-07 上海索辰信息科技有限公司 全频段天线阵与天线罩一体化仿真方法
CN110047136A (zh) * 2019-04-23 2019-07-23 北京环境特性研究所 一种基于频率选择表面的天线罩三维建模方法
CN110110458A (zh) * 2019-05-14 2019-08-09 西安电子科技大学 基于高阶矩量法的形变共形阵列天线建模方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈毅乔: "曲面双层带通频率选择表面天线罩设计", 《电讯技术》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113314848A (zh) * 2021-04-17 2021-08-27 西安电子科技大学 一种频率选择表面的共形布局及建模方法
CN113314848B (zh) * 2021-04-17 2022-10-18 西安电子科技大学 一种频率选择表面的共形布局及建模方法
CN113221370A (zh) * 2021-05-25 2021-08-06 西安电子科技大学 基于锥面投影的fss天线罩建模方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111914364B (zh) 2022-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111914364B (zh) 基于高阶矩量法与投影的频选天线罩建模方法
CN108268696B (zh) 一种适用于高阶矩量法的fss天线罩建模方法
CN110059422B (zh) 频率选择表面曲面天线罩的电磁散射特性仿真方法
CN101877022B (zh) 基于三角矢量基函数矩量法的载体天线结构网格划分方法
CN112329303B (zh) 基于有限元区域分解的阵列天线电磁特性求解方法
CN101257149B (zh) 基于结构电磁耦合的天线反射面网格划分方法
CN101281552B (zh) 双反射面天线系统的机电综合网格划分方法
CN109856607B (zh) 波束照射区域实时搜索方法、装置及电子设备
CN110047136B (zh) 一种基于频率选择表面的天线罩三维建模方法
CN111276822B (zh) 一种天线方向图主瓣可控的天线阵列设计方法
CN114996658B (zh) 一种基于投影的高超声速飞行器气动热预测方法
CN113221370B (zh) 基于锥面投影的fss天线罩建模方法
CN113255194A (zh) 一种基于参数曲面的自主智能直六面体剖分方法
JP2003281201A (ja) メッシュ生成方法
Pelham et al. Predicting conformal aperture gain from 3-D aperture and platform models
CN104716425A (zh) 一种天线及fss系统的构建方法
CN109325306B (zh) 一种基于局部平面的任意曲面共形阵列建模方法
CN113553711B (zh) 一种任意曲面共形阵列天线设计方法
Mandrić et al. Optimization of the spherical antenna arrays
Spence et al. Generalized space-filling Gosper curves and their application to the design of wideband modular planar antenna arrays
CN115512075A (zh) 一种基于拓扑有向图的四边形网格保特征重划分方法
CN113691294B (zh) 一种近场稀疏阵列天线波束建立方法及装置
CN114861446A (zh) 天线阵列稀疏稀布优化方法、装置、设备及可读存储介质
CN114398715A (zh) 基于球面矢量的再入返回航天器散布区域面积计算方法
CN113314848B (zh) 一种频率选择表面的共形布局及建模方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant