一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法
专利名称：一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法
技术领域：
本发明属于电磁兼容领域，涉及一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法。
背景技术：
喇叭天线是最简单和最广泛使用的微波天线之一。喇叭天线的结构一般分为波导部分和喇叭张开部分。波导是喇叭天线的主要激励结构。最常见的波导有圆波导、矩形波导、同轴波导等。除了这些规则形状的波导以外，一类特殊结构的波导是脊波导，即在波导及喇叭张开部分加入脊形结构，来展宽频带。波导的激励方式一般有线激励，端口激励等。 对于脊波导这样的不规则形状，波导内的场分布非常复杂，只有采用面激励方式结合矩量法，或有限元法。而有限元法计算时需要将波导内的三维空间离散成一个个四面体网格，相比于面激励方式结合矩量法计算时仅需剖分波导表面来说，所需要求解的未知量大，占用的计算机资源多。典型商业仿真软件!^eko也仅只有针对圆形、矩形、同轴波导的面激励方式，在 2009年的新版本中才加入了针对异型结构波导如脊波导的有限元法计算方式。激励方式是分析天线辐射特性的基础，而分析天线的辐射特性对于天线布局及平台电磁兼容性设计具有重要意义。面激励是一种新颖而适用广泛的激励方式，不仅可以作为波导的激励，在波导作为喇叭天线的馈电结构后，还可计算喇叭天线和抛物反射面天线的辐射场。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于它包括以下步骤1)根据波导横截面形状而设置对应形状的激励面；2)将激励面划分为均勻的二维网格，每个网格的中心为等效电偶极子源和磁偶极子源的位置；3)激励面上的电磁场为波导内传播电磁波的主模式，根据等效原理得到激励面上所有等效电偶极子源的电流和所有等效磁偶极子源的磁流；4)对波导表面利用三角形面元进行网格剖分，得到所有等效源产生的辐射场作为波导表面的激励场；根据波导表面边界条件建立电场积分方程，用矩量法求解方程得到波导表面的感应电流；5)根据感应电流计算波导的散射方向图。按上述方案，所述步骤幻波导表面感应电流产生的辐射远场加上激励面上等效源产生的辐射远场后即为波导的辐射方向图。按上述方案，所述步骤幻根据等效原理得到电偶极子源的电流
权利要求
1.一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于它包括以下步骤1)根据波导横截面形状而设置对应形状的激励面；2)将激励面划分为均勻的二维网格，每个网格的中心为等效电偶极子源和磁偶极子源的位置；3)激励面上的电磁场为波导内传播电磁波的主模式，根据等效原理得到激励面上所有等效电偶极子源的电流和所有等效磁偶极子源的磁流；4)对波导表面利用三角形面元进行网格剖分，得到所有等效源产生的辐射场作为波导表面的激励场；根据波导表面边界条件建立电场积分方程，用矩量法求解方程得到波导表面的感应电流；5)根据感应电流计算波导的散射方向图。
2.根据权利要求1所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于所述步骤幻波导表面感应电流产生的辐射远场加上激励面上等效源产生的辐射远场后即为波导的辐射方向图。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于所述步骤3)根据等效原理得到电偶极子源的电流
4.根据权利要求3所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于所述步骤4)将波导表面s用三角形面元进行剖分，令电偶极子源的方向沿ζ轴，其在自由空间产生的辐射电场为
5.根据权利要求4所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于若激励面为脊波导激励面，则波导横截面长边a为工字形的长度，波导横截面短边b 为工字形的高度。
6.根据权利要求4所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于若激励面为矩形波导激励面，则波导横截面长边a为矩形的长，波导横截面短边b为矩形的宽。
全文摘要
本发明提供一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法1)根据波导横截面形状而设置对应形状的激励面；2)将激励面划分为均匀的二维网格，每个网格的中心为等效电偶极子源和磁偶极子源的位置；3)激励面上的电磁场为波导内传播电磁波的主模式，根据等效原理得到激励面上所有等效电偶极子源的电流和所有等效磁偶极子源的磁流；4)对波导表面利用三角形面元进行网格剖分，得到所有等效源产生的辐射场作为波导表面的激励场；根据波导表面边界条件建立电场积分方程，用矩量法求解方程得到波导表面的感应电流；5)根据感应电流计算波导的散射方向图。本方法实现对任意结构、不同形状波导的激励，无需对波导的形状选择不同方法进行激励。
文档编号G06F19/00GK102411676SQ20111033705
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者张剑锋, 张崎, 易学勤, 杨向松, 温定娥, 黄雪梅 申请人:中国舰船研究设计中心
技术领域：
本发明属于电磁兼容领域，涉及一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法。
背景技术：
喇叭天线是最简单和最广泛使用的微波天线之一。喇叭天线的结构一般分为波导部分和喇叭张开部分。波导是喇叭天线的主要激励结构。最常见的波导有圆波导、矩形波导、同轴波导等。除了这些规则形状的波导以外，一类特殊结构的波导是脊波导，即在波导及喇叭张开部分加入脊形结构，来展宽频带。波导的激励方式一般有线激励，端口激励等。 对于脊波导这样的不规则形状，波导内的场分布非常复杂，只有采用面激励方式结合矩量法，或有限元法。而有限元法计算时需要将波导内的三维空间离散成一个个四面体网格，相比于面激励方式结合矩量法计算时仅需剖分波导表面来说，所需要求解的未知量大，占用的计算机资源多。典型商业仿真软件!^eko也仅只有针对圆形、矩形、同轴波导的面激励方式，在 2009年的新版本中才加入了针对异型结构波导如脊波导的有限元法计算方式。激励方式是分析天线辐射特性的基础，而分析天线的辐射特性对于天线布局及平台电磁兼容性设计具有重要意义。面激励是一种新颖而适用广泛的激励方式，不仅可以作为波导的激励，在波导作为喇叭天线的馈电结构后，还可计算喇叭天线和抛物反射面天线的辐射场。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于它包括以下步骤1)根据波导横截面形状而设置对应形状的激励面；2)将激励面划分为均勻的二维网格，每个网格的中心为等效电偶极子源和磁偶极子源的位置；3)激励面上的电磁场为波导内传播电磁波的主模式，根据等效原理得到激励面上所有等效电偶极子源的电流和所有等效磁偶极子源的磁流；4)对波导表面利用三角形面元进行网格剖分，得到所有等效源产生的辐射场作为波导表面的激励场；根据波导表面边界条件建立电场积分方程，用矩量法求解方程得到波导表面的感应电流；5)根据感应电流计算波导的散射方向图。按上述方案，所述步骤幻波导表面感应电流产生的辐射远场加上激励面上等效源产生的辐射远场后即为波导的辐射方向图。按上述方案，所述步骤幻根据等效原理得到电偶极子源的电流
权利要求
1.一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于它包括以下步骤1)根据波导横截面形状而设置对应形状的激励面；2)将激励面划分为均勻的二维网格，每个网格的中心为等效电偶极子源和磁偶极子源的位置；3)激励面上的电磁场为波导内传播电磁波的主模式，根据等效原理得到激励面上所有等效电偶极子源的电流和所有等效磁偶极子源的磁流；4)对波导表面利用三角形面元进行网格剖分，得到所有等效源产生的辐射场作为波导表面的激励场；根据波导表面边界条件建立电场积分方程，用矩量法求解方程得到波导表面的感应电流；5)根据感应电流计算波导的散射方向图。
2.根据权利要求1所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于所述步骤幻波导表面感应电流产生的辐射远场加上激励面上等效源产生的辐射远场后即为波导的辐射方向图。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于所述步骤3)根据等效原理得到电偶极子源的电流
4.根据权利要求3所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于所述步骤4)将波导表面s用三角形面元进行剖分，令电偶极子源的方向沿ζ轴，其在自由空间产生的辐射电场为
5.根据权利要求4所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于若激励面为脊波导激励面，则波导横截面长边a为工字形的长度，波导横截面短边b 为工字形的高度。
6.根据权利要求4所述的一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法，其特征在于若激励面为矩形波导激励面，则波导横截面长边a为矩形的长，波导横截面短边b为矩形的宽。
全文摘要
本发明提供一种适用于不同形状波导方向图计算的面激励方法1)根据波导横截面形状而设置对应形状的激励面；2)将激励面划分为均匀的二维网格，每个网格的中心为等效电偶极子源和磁偶极子源的位置；3)激励面上的电磁场为波导内传播电磁波的主模式，根据等效原理得到激励面上所有等效电偶极子源的电流和所有等效磁偶极子源的磁流；4)对波导表面利用三角形面元进行网格剖分，得到所有等效源产生的辐射场作为波导表面的激励场；根据波导表面边界条件建立电场积分方程，用矩量法求解方程得到波导表面的感应电流；5)根据感应电流计算波导的散射方向图。本方法实现对任意结构、不同形状波导的激励，无需对波导的形状选择不同方法进行激励。
文档编号G06F19/00GK102411676SQ20111033705
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者张剑锋, 张崎, 易学勤, 杨向松, 温定娥, 黄雪梅 申请人:中国舰船研究设计中心
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