本发明专利技术提出一种超细线结构物体电磁特性的高效分析方法，属于计算电磁学矩量法分析领域。本发明专利技术通过使用区间小波作为矩量法中的基函数，并使用快速小波变换，可以在计算中得到稀疏矩阵，从而消除稠密矩阵所带来的弊端,达到比传统分析更精确、高效的效果。步骤1：将物体置于合适的几何坐标系中，列写表面电流所遵循的电场积分方程。步骤2：使用区间小波作为基函数对未知电流进行展开。步骤3：建立几何映射并带入原矩阵方程。步骤4：求解矩阵方程。步骤5：通过求解得到电流分布后，对于散射问题处理得到远场分布。该方法可以作为研究导线天线的高效精确工具，具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出一种，属于计算电磁学矩量法分析领域。本专利技术通过使用区间小波作为矩量法中的基函数，并使用快速小波变换，可以在计算中得到稀疏矩阵，从而消除稠密矩阵所带来的弊端,达到比传统分析更精确、高效的效果。步骤1：将物体置于合适的几何坐标系中，列写表面电流所遵循的电场积分方程。步骤2：使用区间小波作为基函数对未知电流进行展开。步骤3：建立几何映射并带入原矩阵方程。步骤4：求解矩阵方程。步骤5：通过求解得到电流分布后，对于散射问题处理得到远场分布。该方法可以作为研究导线天线的高效精确工具，具有重要意义。【专利说明】
本专利技术涉及计算电磁学矩量法分析领域，具体涉及超细线结构物体，如任意结构 线状天线的快速精确电磁特性分析。 技术背景 在天线理论与工程中，导线天线的分析与综合设计是很重要的一个部分，因为近 现代的天线工程都是从线天线中发展过来的，在它的基础上，各种新型天线的分析与设计 才得以实现和发展。超细线结构物体的电场积分方程是基于波克林顿积分方程建立的，其 电流分布特性通常采用矩量法进行分析。 基本矩量法的思路是将方程离散为代数方程组，通过求解代数方程组对应的矩阵 求得原方程的解。而矩量法所形成的离散矩阵为一稠密矩阵，这个稠密矩阵求解非常费时。 矩量法就是以其大规模的计算换取了结果的高稳定性和高精度，因此从计算时间的角度， 传统矩量法的应用就受到了限制。 对于超细线结构的物体，其结构的特殊性是我们不能使用RWG基函数，因为如果 进行三维网格化，得到的网格品质会很差。所以我们提出使用区间小波作为基函数来处理 这个问题。尽管，小波技术已经在多种电磁问题中成功被运用，它依旧存在一些局限。例如， 小波被定义在整个实线上，而实际问题要求我们在有限域中定义这些未知函数。为了解决 这个问题，周期小波被提出，但是只能被运用在闭合的结构，因为它们需要在区间的两个端 点处的值相等。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术中周期小波只能运用于闭合结构、三维网格化得到 的网格品质很差的问题，公开一种，使用区间小 波作为解决开放弯曲细线结构物体的电磁问题的工具。引入边缘基函数，因而可以被用在 开放结构的物体上。小波分析特有的消失矩等性质，使小波分析通过选择合适的离散基函 数和快速小波变换能够减少计算时间，提高求解效率。 本专利技术推导了矩量法分析超细线结构物体问题的具体方法和步骤，将区间小波分 析的思想应用于该问题的求解中，通过理论分析了区间小波矩量法求解计算电磁学问题的 方法和步骤。 本专利技术给出的技术方案为： -种，其特征在于，通过使用区间小波 作为矩量法中的基函数，并引入合适的几个映射和快速小波变换，来分析超细线状物体的 电磁特性。 步骤1 :将所要研究的物体置于合适的几何坐标系中，列写表面电流所遵循的电 场积分方程： 其中I(r'）是线上源点额r'处的电流密度，c是沿这线的积分路径，Ei(r)是观察 点r处的一次场或激励源。s和s'分别是线上r和r'处的弧长变量d和P分别是s和 V的单位切向量。积分核匕^·，!·'）可以表示为 【权利要求】1. 一种，其特征在于，通过使用区间小波作 为矩量法中的基函数，并引入合适的几个映射和快速小波变换，来分析超细线状物体的电 磁特性，具体包括如下步骤： 步骤1 :将物体置于合适的几何坐标系中，列写表面电流所遵循的电场积分方程：其中I(r'）是线上源点额r'处的电流密度，C是沿这线的积分路径，Ei(r)是观察点r 处的一次场或激励源。s和s'分别是线上r和r'处的弧长变量，i和分别是s和s' 的单位切向量。积分核匕^·，!·'）可以表示为其中g (r，r'）是3D标量格林函数，表达式为：步骤2 :使用区间小波作为基函数对未知电流进行展开： 区间小波通过标准的小波系统来构建，所有的标准小波都是居于以下的伸张方程式 (Dilation Equation)：其中Φ (X)是父波函数或标量函数，{hk} (k e z)是低通滤波函数的系数，满足使用卡夫曼小波（Coifman wavelets)来构建区间小波； 使用基函数对未知电流进行展开：bn区间小波基函数，将电场积分方程转化为矩阵方程： [IJ = [VJ 其中：步骤3 :建立几何映射并带入原矩阵方程 区间小波被定义在区间之上的，在实积分域和区间之间建立一个几何映 射，即： r' = Γ ( ξ / ) 将几何映射带入到矩阵方程，得到：其中： 步骤4 :求解矩阵方程，在求解矩阵方程的过程中，引入快速小波变换（FWT)，通过引入 以下的迭代方程：步骤5 :通过求解得到电流分布后，对于散射问题，通过下式得到远场分布：对于天线的辐射问题，通过下式得到其辐射方向图：【文档编号】G06F17/50GK104112044SQ201410318243【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日 【专利技术者】童美松, 王晖, 张 杰 申请人:同济大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超细线结构物体电磁特性的高效分析方法，其特征在于，通过使用区间小波作为矩量法中的基函数，并引入合适的几个映射和快速小波变换，来分析超细线状物体的电磁特性，具体包括如下步骤： 步骤1：将物体置于合适的几何坐标系中，列写表面电流所遵循的电场积分方程： 其中I(r')是线上源点额r'处的电流密度，c是沿这线的积分路径，Ei(r)是观察点r处的一次场或激励源。s和s′分别是线上r和r'处的弧长变量，分别是s和s′的单位切向量。积分核G1(r,r')可以表示为其中g(r,r')是3D标量格林函数，表达式为： 步骤2：使用区间小波作为基函数对未知电流进行展开： 区间小波通过标准的小波系统来构建，所有的标准小波都是居于以下的伸张方程式(Dilation Equation)： 其中φ(x)是父波函数或标量函数，{hk}(k∈Z)是低通滤波函数的系数，满足使用卡夫曼小波(Coifman wavelets)来构建区间小波；使用基函数对未知电流进行展开： bn区间小波基函数，将电场积分方程转化为矩阵方程： [Zm,n][In]＝[Vm] 其中： 步骤3：建立几何映射并带入原矩阵方程 区间小波被定义在区间[0,1]之上的，在实积分域和区间[0,1]之间建立一个几何映射，即： r'＝Γ(ξ′) 将几何映射带入到矩阵方程，得到： 其中： 步骤4：求解矩阵方程，在求解矩阵方程的过程中，引入快速小波变换(FWT)，通过引入以下的迭代方程： 步骤5：通过求解得到电流分布后，对于散射问题，通过下式得到远场分布: 对于天线的辐射问题，通过下式得到其辐射方向图： 。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：童美松，王晖，张杰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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