基于泰勒展开法的天线罩电性能估计方法.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CN113625062A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110865829.8(22)申请日2021.07.29(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号申请人中国电子科技集团公司第二十研究所(72)发明人吴凯许万业李建伟赵文忠周金柱李鹏韩冰司宇秦强强马镛基(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人田文英王品华(51)Int.Cl.G01R29/10(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称基于泰勒展开法的天线罩电性能估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于泰勒展开法的天线罩电性能估计方法，其实现方案为：生成天线罩模型的网格，生成天线罩厚度矩阵和介电常数矩阵，建立天线罩电性能分析模型，估计天线罩厚度和介电常数变化后的电性能，判断天线罩厚度和介电常数变化后的天线电性能是否满足天线电性能设计要求，若是，输出远场方向图和电性能指标，否则，再次生成天线罩厚度矩阵和介电常数矩阵并重复上述过程，直至满足电性能设计要求。本发明通过将天线罩厚度矩阵和介电常数分别代入天线罩电性能分析模型，大幅度减少了计算量，可实现实时估计天线罩厚度和介电常数变化时天线罩的电性能。CN113625062ACN113625062A权利要求书1/3页1.一种基于泰勒展开法的天线罩电性能估计方法，其特征在于：基于泰勒展开法建立天线罩电性能分析模型，将此天线罩电性能分析模型和实时监测的结果联合起来分析天线罩厚度和介电常数变化时的电性能；该估计方法的步骤包括如下：步骤1，生成天线罩模型的网格：以1/5的电磁波波长长度为每个网格单元的尺寸，将天线罩模型随机划分成多个三角形单元网格；步骤2，生成加天线罩后天线的远场场强方向图：(2a)分别计算每个单元网格上沿电磁波垂直极化方向和水平方向上的透射系数；(2b)计算每个单元网格上沿电磁波主极化方向的透射系数；(2c)计算加天线罩后的天线在不同俯仰角和方位角的空间观测方向上远场场强，将所有的空间观测方向上远场场强绘制成远场方向图，提取加天线罩后的天线电性能指标；步骤3，生成天线罩厚度矩阵和介电常数矩阵：将实时测量到的自然环境侵蚀导致的天线罩厚度和介电常数改变的所有变化量，分别组成天线罩厚度矩阵和介电常数矩阵；步骤4，建立天线罩电性能分析模型：(4a)当天线罩厚度变化时天线罩电性能分析模型如下：其中，Fθ′,φ表示厚度矩阵中第n列元素的加天线罩后天线在俯仰角θ方位角φ的空间观测方向上远场的场强，表示求偏导操作，表示天线罩变化前天线在俯仰角θ和方位T角φ的空间观测方向上远场的场强，h表示天线罩的介电常数，[·]表示转置操作，ΔXh,n表示第n次天线罩厚度的变化量；(4b)当天线罩介电常数变化时天线罩电性能分析模型如下：其中，F″θ,φ表示介电常数矩阵中第n列元素的加天线罩后天线在俯仰角θ方位角φ的空间观测方向上远场的场强，ε表示天线罩的介电常数，ΔXε,n表示第n次天线罩介电常数的变化量；步骤5，估计天线罩厚度和介电常数变化后的电性能：将天线罩厚度矩阵和介电常数矩阵代入天线罩电性能分析模型，分别计算天线罩厚度和介电常数变化后的天线远场的场强，绘制天线罩厚度和介电常数变化后的远场方向图，提取天线罩厚度和介电常数变化后电性能指标；步骤6，对比天线罩厚度和介电常数变化前后的电性能指标；步骤7，判断天线罩厚度和介电常数变化后的天线电性能是否满足天线电性能设计要求，若是，则执行步骤8，否则，执行步骤3；步骤8，输出天线罩厚度和介电常数变化前后的远场方向图和电性能指标。2.根据权利要求1所述的基于泰勒展开法的天线罩电性能估计方法，其特征在于，步骤2CN113625062A权利要求书2/3页(2a)中所述每个单元网格上沿电磁波垂直极化方向和水平方向上的透射系数是由下式计算得到的：其中，TVm表示第m个单元网格上沿电磁波水平极化方向上的透射系数，THm表示第m个单元网格上沿电磁波垂直极化方向上的透射系数，ch(·)表示双曲余弦操作，j表示虚数单21/2位，V表示中间变量，V＝2π(ε‑sinθm)/λ，π表示圆周率，ε表示天线罩的介电常数，sin表示正弦操作，θm第m个单元网格上电磁波的入射角，λ表示天线工作时频率的波长，c表示光速，f表示天线工作时的频率，Z1表示自由空间的波阻抗。3.根据权利要求1所述的基于泰勒展开法的天线罩电性能估计方法，其特征在于，步骤(2b)中所述每个单元网格上沿电磁波主极化方向的透射系数是由下式计算得到的：其中，Tm表示第m个网格上沿电磁波主极化方向的透射系数，cos表示余弦操作，βm表示第m个网格上入射电磁波的极化角度，exp表示以e为底的指数操作，ηHm表示