一种蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105718700A(43)申请公布日2016.06.29(21)申请号201610130516.7(22)申请日2016.03.08(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市金花南路5号(72)发明人赵雨辰张金生刘江凡宋忠国席晓莉(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人李娜(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书4页说明书13页附图2页(54)发明名称一种蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法(57)摘要本发明公开了一种蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法，具体按照以下步骤：步骤1、推导强扰动理论框架；步骤2、将蜂窝吸波结构的电磁参数和结构参数代入到步骤1中的强扰动理论框架中，得到蜂窝吸波结构等效介电常数张量和等效磁导率张量的基本闭式表达式，该表达式由初值部分以及色散特性函数组成；步骤3、扩展步骤2所得初值部分，并对色散特性函数表达式进行简化，得到计算蜂窝吸波结构等效电磁参数的最终闭式表达式。本发明的蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法，相比于传统的计算方法，能够反映等效电磁参数色散特性、能够在较宽的频带内更准确地计算蜂窝吸波结构的等效电磁参数。CN105718700ACN105718700A权利要求书1/4页1.一种蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法，其特征在于，具体按照以下步骤：步骤1、推导强扰动理论框架；步骤2、将蜂窝吸波结构的电磁参数和结构参数代入到步骤1中的强扰动理论框架中，得到蜂窝吸波结构等效介电常数张量和等效磁导率张量的基本闭式表达式，该表达式由初值部分以及色散特性函数组成；步骤3、扩展步骤2所得初值部分，并对色散特性函数表达式进行简化，得到计算蜂窝吸波结构等效电磁参数的最终闭式表达式。2.根据权利要求1所述的一种蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法，其特征在于，所述步骤1推导强扰动理论框架具体为：在单轴各向异性媒质中，介电常数张量和磁导率张量均是空间位置矢量的函数，则波矢量函数表示为：其中是自由空间波数，ε0和μ0是自由空间的的介电常数和磁导率，是电场矢量，磁场矢量，是拉普拉斯算子；根据单轴各项异性媒质中的强扰动理论，推导得到等效介电常数张量和等效磁导率张量其中δξ和分别是等效介电常数所对应的径向和轴向的方差，I1和I3分别表示等效介电常数所对应的径向和轴向的相关函数积分项，S和Sz分别表示等效介电常数所对应的径向和轴向退极化系数，δ′ξ和I′1和I′3、S′和S′z分别表示对应于等效磁导率的上述各量，εg和εgz分别表示径向和轴向的静态等效介电常数，μg和μgz分别表示径向和轴向的静态等效2CN105718700A权利要求书2/4页磁导率。3.根据权利要求2所述的一种蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法，其特征在于，所述步骤2将蜂窝吸波结构的电磁参数和结构参数代入到步骤1中的强扰动理论框架中，得到蜂窝吸波结构等效介电常数张量和等效磁导率张量的基本闭式表达式，该表达式由初值部分以及色散特性函数部分组成，具体为：蜂窝结构骨架材料的介电常数和磁导率分别为εa和μa，所占据的空间体积分数为g，填充材料的介电常数和磁导率分别为εb和μb，所占据的空间体积分数为1-g，则有和其中Pr表示概率，径向的静态等效介电常数εg由下式确定：径向的静态等效磁导率μg的方程为：对于复介电常数，δξ表示为：其中星号*表示共轭；得到εg和μg后，则有：其中上式中的(I1+S)项展开为如下多项式：其中An是待定复系数，表示等效介电常数表达式所对应的波数，lρ为径向相关长度，lρ表示为：lρ＝r-w其中，r为蜂窝单元孔径的尺寸，w为蜂窝壁厚度；进一步忽略式等效介电常数张量中的项，得到等效介电常数张量的简化表达式为：3CN105718700A权利要求书3/4页其中εgz由下式确定εgz＝gεa+(1-g)εb进一步忽略式等效磁导率张量中的则等效磁导率张量的简化表达式为：其中μgz由下式确定μgz＝gμa+(1-g)μb等效磁导率表达式中的待定复系数表示为A′n，所对应的波数为k′ge；等效介电常数张量和等效磁导率张量表达式中括号外的εg和μg为初值部分，和为色散特性函数。4.根据权利要求3所述的一种蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法，其特征在于，所述步骤3扩展步骤2所得初值部分，并对色散特性函数表达式进行简化，具体为：步骤3.1、将HS理论与强扰动理论框架结合，使用HS理论的计算值替代步骤2所得初值部分以及色散特性函数中所用到的初值项；步骤3.2、采用一次单项式代替色散特性函数多项式展开式，使待定系数由n个减少为1个。4CN105718700A权利要求书4/4页5.根据权利要求4所述的一种蜂窝吸波结构等效电磁参数的计算方法，