[发明专利]频率选择表面曲面天线罩的电磁散射特性仿真方法

说明书

本发明涉及频率选择表面曲面天线罩的电磁散射特性仿真方法，包括步骤有：(1)对频率选择表面天线罩按照曲率变化情况进行区域分解；(2)对每个区域的电磁特性分别利用子阵策略进行独立计算；(3)将区域叠加，得到频率选择表面天线罩上的初始散射场；(4)用区域分解矩量法计算各个区域间的耦合影响，更新每个区域的激励矢量，通过子阵策略计算出每个区域中新散射场；(5)对各个区域中新的散射场进行叠加，得到所述频率选择表面天线罩的散射总场。本发明解决了复杂外形大型频选天线罩运用全波方法分析时效率低下，甚至无法计算的问题，且降低了频率选择表面天线罩的设计风险和成本、缩短了其设计周期、提高了研究人员工作效率。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及频率选择表面曲面天线罩的电磁散射特性仿真方法。

背景技术

作为天线的保护装置，天线罩广泛应用于军事、民用无线电领域，如飞机的机头雷达罩、地空、空空导引头天线罩、机翼电子战天线罩、机背卫通天线罩等，几乎有天线之处就会有天线罩的存在。频率选择表面(FSS,Frequency Selective Surfaces)是一种通过表面结构设计达到调控电磁波的传输与散射特性的空间滤波结构，将其应用于天线罩，在保护天线的同时可显著提高天线的隐身能力，具有重要价值。

目前在频率选择表面天线罩电磁特性仿真设计中，还未有一个可供设计使用的公式和理论，大部分的研究工作还是出于试验尝试的方法进行设计。对于一些大型频率选择表面天线罩结构，由于复杂外形以及对电磁散射特性的需求破坏了周期边界条件，数值分析方法与全波仿真软件的计算能力受到了极大挑战，在现有的计算机硬件条件下效率低下甚至无法计算。同时随着频率选择表面天线罩中包含的金属/介质层状结构更加复杂，进一步加剧了研究的困难。因此，开发高效高精度计算技术来评估频率选择表面天线罩的电磁特性，对降低频选罩的设计风险和成本、缩短其设计周期、提高研究人员工作效率等工程实践具有重要价值。

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，提供了一种频率选择表面曲面天线罩的电磁散射特性仿真方法，解决了复杂外形大型频选天线罩运用全波方法分析时效率低下，甚至无法计算的问题，在保证计算精度的前提下大大提高了计算效率。

本发明提供的频率选择表面曲面天线罩的电磁散射特性仿真方法，其改进之处在于：所述方法包括如下步骤：

(1)对频率选择表面天线罩按照曲率变化情况进行区域分解；

(2)对每个区域的电磁特性分别利用子阵策略进行独立计算；

(3)将区域叠加，得到频率选择表面天线罩上的初始散射场；

(4)用区域分解矩量法计算各个区域间的耦合影响，更新每个区域的激励矢量，通过子阵策略计算出每个区域中新散射场；

(5)对各个区域中新的散射场进行叠加，得到所述频率选择表面天线罩的散射总场。

其中：步骤(1)包括：

计算曲面模型上各点的高斯曲率和平均曲率，以天线罩模型中部曲率最接近0的一点为基准点，沿天线罩轴向或母线向尖端和边缘两侧寻找，将高斯曲率和平均曲率沿天线罩轴向或母线变化小于1.2倍的区域划分为一个区域，再以划分出的区域边缘为新的基准点，继续沿天线罩轴向或母线向尖端和边缘两侧寻找，继续以变化小于1.2倍的区域划分，直至所述曲面全部划分完成。

其中：步骤(2)基于子阵策略将每个区域均划分为n个更小的子阵；

在每个区域内，采用区域分解矩量法对该区域内的n个子阵进行仿真计算，得到n个子阵中单元的散射场，通过等效计算，得到n个子阵的电流和磁流，利用子阵策略，整合得到该区域的散射场和该区域上的分解耦合的初始电流和磁流。