CN112464459B - 一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法 - Google Patents

一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112464459B
CN112464459B CN202011313744.0A CN202011313744A CN112464459B CN 112464459 B CN112464459 B CN 112464459B CN 202011313744 A CN202011313744 A CN 202011313744A CN 112464459 B CN112464459 B CN 112464459B
Authority
CN
China
Prior art keywords
field
radiation
calculating
aperture
magnetic current
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.)
Active
Application number
CN202011313744.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112464459A (zh
Inventor
温定娥
吴为军
方重华
王冬冬
张崎
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.)
China Ship Development and Design Centre
Original Assignee
China Ship Development and Design Centre
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 China Ship Development and Design Centre filed Critical China Ship Development and Design Centre
Priority to CN202011313744.0A priority Critical patent/CN112464459B/zh
Publication of CN112464459A publication Critical patent/CN112464459A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112464459B publication Critical patent/CN112464459B/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]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明公开了一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法，该方法包括以下步骤：步骤1、在圆口径天线的口径面上，以一定的间距设置多个采样点；步骤2、根据每个采样点处的场分布，计算对应的等效磁流；步骤3、计算每个采样点处等效磁流在空间的辐射场；步骤4、将采样点的辐射场叠加，得到口径面上等效磁流的辐射总场；步骤5、计算场强修正系数。本发明适用于圆口径天线，也可推广应用于其他形状口径的天线；克服无法获得几何模型或者几何参数的限制，具有工程适用性。

Description

一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法
技术领域
本发明涉及电磁兼容领域，尤其涉及一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法。
背景技术
反射面天线是广泛使用的微波天线形式之一，分析反射面天线的辐射特性对于天线布局及电磁安全性分析具有重要意义。
商业仿真软件通常通过自建或者导入几何模型，然后进行电磁剖分，最后利用各种计算电磁学方法进行数值计算，可准确获得反射面天线辐射近场，这种方法计算精度高，但前提是必须获得天线的详细几何参数或者几何模型。
在无法获得几何参数进行建模、或者几何模型进行导入的情况下，利用本方法可快速计算反射面天线的辐射近场。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法，在无法获得反射面天线几何模型进行数值计算时，结合有限参数，通过等效方法，获得反射面天线辐射近场量级。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提供一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、在圆口径天线的口径面上，以一定的间距设置多个采样点；
步骤2、根据每个采样点处的场分布，计算对应的等效磁流；
步骤3、计算每个采样点处等效磁流在空间的辐射场；
步骤4、将采样点的辐射场叠加，得到口径面上等效磁流的辐射总场；
步骤5、计算场强修正系数。
进一步地，本发明的步骤1中设置采样点的方法具体为：
在圆口径天线的口径面上设置采样点，圆形口径面位于xoy平面，中心为原点，将口径面划分为P×Q个正方形网格，每个子网格的边长为波长的1/10，采样点位于每个子网格的中心。
进一步地，本发明的步骤2中计算等效磁流的方法具体为：
口径面上每个采样点的等效磁流的表达式为：
Figure BDA0002790662920000021
其中
Figure BDA0002790662920000022
为每个磁流源的坐标，位于口径面上；
Figure BDA0002790662920000023
为口径面的单位法向矢量，即
Figure BDA0002790662920000024
Figure BDA0002790662920000025
为采样点位置处的电场。
进一步地，本发明的步骤2中口径面的场分布的获取方法具体为：
口径面的场分布的获取方法包括：通过测试方法获得口径面上场分布，或者根据口径场分布函数获得口径面上场分布。
进一步地，本发明的步骤3中计算辐射场的方法具体为：
等效磁流源在空间任意位置产生的辐射场为：
Figure BDA0002790662920000026
其中g0为自由空间格林函数。
进一步地，本发明的步骤4中计算辐射总场的具体方法为：
口径面上所有等效磁流源产生的总辐射场为：
Figure BDA0002790662920000027
其中
Figure BDA0002790662920000028
为第(p,q)个等效磁流源在空间任意位置
Figure BDA0002790662920000029
处的辐射场，Δs为口径面上每个子网格的面积，A为修正系数。
进一步地，本发明的步骤5中计算场强修正系数的具体方法为：
系数A根据圆口径天线远场距离R处的辐射场强值
Figure BDA00027906629200000210
进行修正，η为自由空间波阻抗，ERP为等效辐射功率。
本发明产生的有益效果是：本发明的计算圆口径天线辐射近场的等效方法，在通过测试方法获得口径面上场分布或者知晓口径场分布函数的情况下，根据口径面上场分布计算等效磁流，进一步通过等效磁流计算反射面天线辐射近场；本方法适用于圆口径天线，也可推广应用于其他形状口径的天线；克服无法获得几何模型或者几何参数的限制，具有工程适用性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例的口径场均匀分布的圆口径天线的沿轴线辐射场曲线；
图3是本发明实施例的口径场锥削分布的圆口径天线的沿轴线辐射场曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的计算圆口径天线辐射近场的等效方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、在口径面上设置采样点，采样点间距为波长的1/10；
步骤2、根据每个采样点处的场分布，计算对应的等效磁流。口径面场分布可以根据测试得到，或者口径场分布函数得到；
步骤3、计算每个采样点处等效磁流在空间的辐射场；
步骤4、将采样点的辐射场叠加，得到口径面上等效磁流的辐射总场；
步骤5、计算场强修正系数。
圆形口径面位于xoy平面，中心为原点。将口径面划分为P×Q个正方形网格，每个子网格的边长为波长的1/10。
采样点位于每个子网格的中心。根据等效原理，口径面上每个采样点的等效磁流的表达式为：
Figure BDA0002790662920000041
其中
Figure BDA0002790662920000042
为每个磁流源的坐标，位于口径面上；
Figure BDA0002790662920000043
为口径面的单位法向矢量，即
Figure BDA0002790662920000044
Figure BDA0002790662920000045
为采样点位置处的电场。
等效磁流源在空间任意位置产生的辐射场为：
Figure BDA0002790662920000046
上式中g0为自由空间格林函数。
根据式(2)，口径面上所有等效磁流源产生的总辐射场为：
Figure BDA0002790662920000047
其中
Figure BDA0002790662920000048
为第(p,q)个等效磁流源在空间任意位置
Figure BDA0002790662920000049
处的辐射场，Δs为口径面上每个子网格的面积。
其中系数A根据圆口径天线远场距离R处的辐射场强值
Figure BDA00027906629200000410
进行修正。η为自由空间波阻抗，ERP为等效辐射功率。
根据上述具体实施方式，对圆口径天线辐射近场进行计算。口径面位于 xoy平面，中心为原点。口径直径D＝1m。等效辐射功率ERP＝1W。计算频率 10GHz。呈锥削分布的口径场表达式为：
Figure BDA00027906629200000411
ρ为采样点到口径中心的距离，r为半径。
m＝0时，口径场为均匀分布，轴线上(x＝0,y＝0,z＝2m～100m)，圆口径天线的辐射场随距离的曲线如附图2所示。
m＝1时，轴线上(x＝0,y＝0,z＝2m～100m)，圆口径天线的辐射场随距离的曲线如附图3所示。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、在圆口径天线的口径面上，以一定的间距设置多个采样点；
步骤2、根据每个采样点处的场分布，计算对应的等效磁流；
步骤3、计算每个采样点处等效磁流在空间的辐射场；
步骤4、将采样点的辐射场叠加，得到口径面上等效磁流的辐射总场；
步骤5、计算场强修正系数；
步骤2中计算等效磁流的方法具体为：
口径面上每个采样点的等效磁流的表达式为：
Figure FDA0003780560090000011
其中
Figure FDA0003780560090000012
为每个磁流源的坐标，位于口径面上；
Figure FDA0003780560090000013
为口径面的单位法向矢量，即
Figure FDA0003780560090000014
Figure FDA0003780560090000015
为采样点位置处的电场；
步骤3中计算辐射场的方法具体为：
等效磁流源在空间任意位置产生的辐射场为：
Figure FDA0003780560090000016
其中g0为自由空间格林函数；
步骤4中计算辐射总场的具体方法为：
口径面上所有等效磁流源产生的总辐射场为：
Figure FDA0003780560090000017
其中
Figure FDA0003780560090000018
为第(p,q)个等效磁流源在空间任意位置
Figure FDA0003780560090000019
处的辐射场，Δs为口径面上每个子网格的面积，A为修正系数；
步骤5中计算场强修正系数的具体方法为：
系数A根据圆口径天线远场距离R处的辐射场强值
Figure FDA00037805600900000110
进行修正，η为自由空间波阻抗，ERP为等效辐射功率。
2.根据权利要求1所述的计算圆口径天线辐射近场的等效方法，其特征在于，步骤1中设置采样点的方法具体为：
在圆口径天线的口径面上设置采样点，圆形口径面位于xoy平面，中心为原点，将口径面划分为P×Q个正方形网格，每个子网格的边长为波长的1/10，采样点位于每个子网格的中心。
3.根据权利要求1所述的计算圆口径天线辐射近场的等效方法，其特征在于，步骤2中口径面的场分布的获取方法具体为：
口径面的场分布的获取方法包括：通过测试方法获得口径面上场分布，或者根据口径场分布函数获得口径面上场分布。
CN202011313744.0A 2020-11-20 2020-11-20 一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法 Active CN112464459B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011313744.0A CN112464459B (zh) 2020-11-20 2020-11-20 一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011313744.0A CN112464459B (zh) 2020-11-20 2020-11-20 一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112464459A CN112464459A (zh) 2021-03-09
CN112464459B true CN112464459B (zh) 2022-09-23

Family

ID=74799292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011313744.0A Active CN112464459B (zh) 2020-11-20 2020-11-20 一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112464459B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113917241B (zh) * 2021-09-06 2023-05-09 西安电子科技大学 一种天线方向图快速测量和预估方法、系统、设备及终端

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723973A (zh) * 2011-03-30 2012-10-10 中兴通讯股份有限公司 一种多输入多输出天线信道外模式场重构方法及装置
CN108959777A (zh) * 2018-07-05 2018-12-07 中国舰船研究设计中心 一种阵列天线近场电磁兼容精确预报方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102411676B (zh) * 2011-10-31 2013-02-13 中国舰船研究设计中心 一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法
CN104750960B (zh) * 2013-12-30 2018-11-27 南京理工大学 一种快速提取金属桁架式天线罩电性能参数的方法
CN104036078B (zh) * 2014-06-06 2017-02-01 西安电子科技大学 一种基于安装高度的阵列天线辐射和散射性能综合设计方法
CN107729666B (zh) * 2017-10-25 2021-01-08 北京邮电大学 一种基于电磁波近场整形的副瓣电平确定方法及装置
CN111553046B (zh) * 2020-03-13 2021-03-30 电子科技大学 一种基于球面波展开和源重构的天线辐射计算方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723973A (zh) * 2011-03-30 2012-10-10 中兴通讯股份有限公司 一种多输入多输出天线信道外模式场重构方法及装置
CN108959777A (zh) * 2018-07-05 2018-12-07 中国舰船研究设计中心 一种阵列天线近场电磁兼容精确预报方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112464459A (zh) 2021-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110276109B (zh) 一种高超声速飞行器等离子体鞘套电磁特性的仿真方法
CN112464459B (zh) 一种计算圆口径天线辐射近场的等效方法
CN107679336B (zh) 基于二阶近似公式的反射面天线表面随机误差分析方法
CN109472066A (zh) 基于单元中心点位移的反射面天线随机误差分析方法
CN102968532A (zh) 65m口径大型反射面天线结构机电集成设计方法
CN112364467B (zh) 一种放松反射面天线远场分析电磁网格尺寸的方法
CN111428371B (zh) 一种行波管周期永磁聚焦系统快速设计方法
Huang et al. Efficient analysis of antenna around electrically large NURBS platform with accelerating MOM-PO method
CN117169801A (zh) 一种电磁环境监测校准系统、方法、装置及介质
CN107239586B (zh) 对无条件稳定时域有限差分法有效的区域分解并行方法
CN104915326A (zh) 基于等效原理的区域分解阶数步进时域积分方法
CN112036011A (zh) 一种用于水下航行器的甚低频波通信传输分析方法及系统
CN104778286A (zh) 掠海飞行器电磁散射特性快速仿真方法
Panduro et al. Energy Patterns of UWB antenna arrays with low side lobe level during beam-scanning
CN111413679B (zh) 一种计算无人机蜂群rcs的方法
Hochman et al. A numerical methodology for efficient evaluation of 2D Sommerfeld integrals in the dielectric half-space problem
CN103246827A (zh) 复杂外形金属目标电磁散射的无网格仿真方法
CN112068101B (zh) 基于模式滤波的目标散射分离方法
CN115236411A (zh) 一种屏蔽罩内电子器件的辐射源建模方法
Turk et al. Parametric analysis of H-plane horn antenna radiation
CN103698616A (zh) 一种确定具有复杂结构天线近场相位中心的方法
CN105095154A (zh) 分析超高速飞行目标电磁散射的高阶体面积分方程方法
Bingle et al. Overview of the latest electromagnetic solver features in FEKO suite 7.0
Liu et al. A general MoM-PO hybrid framework for modelling complex antenna arrays mounted on extremely large platform
Costa et al. Efficient 3D EM simulation of antennas mounted on electrically large bodies

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