本发明专利技术公开了一种天线卫星平台多尺寸、多波段互耦天线的性能预估方法。步骤为：获取卫星模型网格文件，标记感兴趣的天线端口；对卫星模型按照最细层组中离散边的数目进行八叉树分组，索引子层组到父层组、以及父层组到子层组的关系；建立电场积分方程以及与天线馈源对应的右边激励向量，其中离散的积分方程近作用部分采用矩量法，低频作用部分采用多层FFT方法，高频作用部分采用快速多极子方法；采用近场区域构造多分辨稀疏近似逆预条件，多分辨基函数层采用对角预条件，广义RWG基函数层采用稀疏近似逆预条件；通过BiCGStab迭代法求解方程的电流系数，并且根据电流系数求解所标记天线端口之间的互耦矩阵。本发明专利技术具有内存占用小、易于并行、效率高的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁仿真
，特别是一种天线卫星平台多尺寸、多波段互耦天 线的性能预估方法。
技术介绍
卫星上天线负责和地面通信，广播，遥感等作用，但是天线之间的耦合有可能 会造成相互之间的干扰，从而影响各自的正常工作。基于电场积分方程的矩量法由于 具有计算精度高，离散未知量小是全波分析卫星平台天线耦合的优先选择（S. M. Rao, D. R. Wilton, and A. W. Glisson, "Electromagnetic scattering by surfaces of arbitrary shape, ''IEEE Trans. Antennas Propag.，vol. 30, no. 3, pp. 409-418, Mayl982.)但是矩量法 离散产生的阻抗矩阵是一个稠密矩阵，存储和直接求解这个稠密矩阵方程的复杂度分别为 0(N 2)和0(N3)，对于卫星平台加载多波段天线的问题，离散矩阵方程求解远远超过普通计 算机的计算能力。矩量法分析卫星平台加载多波段天线耦合另一个困难来自于，不均匀网 格离散导致矩阵病态，收敛慢甚至不收敛。 矩阵求解问题。普通的对角预条件和基于代数方法的预条件如ILU预条件效率很 低，因为基于代数的预条件对于正常网格离散的问题有效，对于多尺度问题近场区域很大 构造预条件非常耗费计算资源，并且预条件效果有时不明显。基于多分辨ILUdncomplete LU, ILU)的预条件技术（F. Vipiana，M.A. Francavilla，and G. Vecchi, "EFIE modeling of high definition multi-scale structures,，'IEEE Trans. Antennas Propagation, vol. 57, pp. 2362 - 2374, Jul. 2010.),已经被证明可以高效的求解多尺度问 题离散产生的矩阵方程。但是该方法中使用传统的FFT类方法加速矩阵的迭代求解过程， FFT方法求解三维问题的计算复杂度为0 (N1· 5IogN)，对于天线平台多波段天线耦合大未知 量问题，计算机资源消耗很大。并且ILU预条件不利于并行计算。 多层快速多极子方法分析三维目标电磁特性的计算复杂度为O(NlogN) (J. Song,C.Lu,and ff.Chew, "Multilevel fast multipole algorithm for electromagnetic scattering by large complex objects,，'IEEE Trans. Antennas Propag.，vol. 45, no. 10, pp. 1488 - 1493, Oct. 1997.)，但是对于多尺度问题直接使用快 速多极子方法计算效率会变低，这是由于快速多极子方法要求最细层组尺寸不小于0.2 波长，对于多尺度问题密网格离散0.2波长以下的近场部分依然很大。低频快速多极子 (L. J. Jiang and ff. C. Chew, uK mixed-form fast multipole algorithm,，'IEEE Trans. Antennas Propag.，vol. 53, no. 12, pp. 4145 - 4156, Dec. 2005.)可以解决低频近场矩阵过 大的问题，但是低频快速多极子方法实现起来非常困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种天线卫星平台多尺寸、多波段互耦天线的性能预估方 法，该技术具有预估精度高、资源消耗少的优点，从而可以高效得到天线之间的耦合，为卫 星平台天线安装位置提供技术支持。 实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种天线卫星平台多尺寸、多波段互耦天线 的性能预估方法，步骤如下： 第1步，获取卫星模型网格文件，标记感兴趣的天线端口； 第2步，根据卫星模型网格文件信息，对卫星模型按照最细层组中离散边的数目 进行八叉树分组，统计每一层中含有离散边的组数，索引子层组到父层组、以及父层组到子 层组的关系； 第3步，建立电场积分方程以及与天线馈源对应的右边激励向量，其中离散的积 分方程近作用部分采用矩量法，低频作用部分采用多层FFT方法，高频作用部分采用快速 多极子方法； 第4步，采用近场区域构造多分辨稀疏近似逆预条件，多分辨基函数层采用对角 预条件，广义RWG基函数层采用稀疏近似逆预条件； 第5步，通过BiCGStab迭代法求解方程的电流系数，并且根据电流系数求解第1 步中所标记天线端口之间的互耦矩阵。 本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：（1)设计了混合的多层FFT和多层快速多 极子方法解决了卫星平台多尺寸天线互耦预估过程中产生的高低频问题，多层FFT方法用 于求解低频区域具有简单、复杂度低的优点；（2)设计了近场区域构造多分辨稀疏近似逆 预条件，具有资源消耗少、易于并行处理、多尺寸问题离散方程收敛快的优点。 下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。【附图说明】 图1是本专利技术方法中三维八叉树结构的示意图。 图2是本专利技术方法中多层FFT近似低频相互作用示意图。 图3是本专利技术所分析的卫星平台多尺寸、多波段天线结构示意图。 图4是本专利技术耦合天线阵列端口示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。 本专利技术，是针对卫星平台 多尺寸、多波段天线耦合进行预估的仿真平台，它基于电场积分方程离散、多层FFT方法和 多层快速多极子方法用于加速卫星平台多尺寸、多波段天线离散产生的，具有高低频特征 的方程；多分辨稀疏近似逆（Multiresolution-Sparse Approximation Inverse, MR-SAI) 预条件用于加速离散产生的病态方程的迭代过程，具体步骤如下： 第1步，获取卫星模型网格文件，标记感兴趣的天线端口。 第2步，根据卫星模型网格文件信息，对卫星模型按照最细层组中离散边的数目 进行八叉树分组，统计每一层中含有离散边的组数，索引子层组到父层组、以及父层组到子 层组的关系；结合图1，对卫星模型按照最细层组中离散边的数目进行八叉树分组，具体如 下： (2. 1)首先用一个立方体包围卫星模型定义为第0层，然后立方体等分为八个小 立方体定义为第1层，每个小立方体再继续等分为八个小立方体，直到第L层，使每个组中 的平均离散边的个数不超过50 ; (2. 2)第1层所含有的组数为81，每一层中的所有组按照组中心的位置依次编号 为1到81，其中1〈1〈L ; (2. 3)第1-1层定义为第1层的父层组，相反第1层定义为第1-1层的子层组，由 组i索引它的父层组iP的方法为首先把编号i转化成二进制序列，把该二进制序列去掉右 边三位并且转化成十进制即为编号i p。 第3步，建立电场积分方程以及与天线馈源对应的右边激励向量，其中离散的积 分方程近作用部分采用矩量法，低频作用部分采用多层FFT方法，高频作用部分采用快速 多极子方法，因此迭代过程中的矩阵矢量乘为【主权当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种天线卫星平台多尺寸、多波段互耦天线的性能预估方法，其特征在于，步骤如下：第1步，获取卫星模型网格文件，标记感兴趣的天线端口；第2步，根据卫星模型网格文件信息，对卫星模型按照最细层组中离散边的数目进行八叉树分组，统计每一层中含有离散边的组数，索引子层组到父层组、以及父层组到子层组的关系；第3步，建立电场积分方程以及与天线馈源对应的右边激励向量，其中离散的积分方程近作用部分采用矩量法，低频作用部分采用多层FFT方法，高频作用部分采用快速多极子方法；第4步，采用近场区域构造多分辨稀疏近似逆预条件，多分辨基函数层采用对角预条件，广义RWG基函数层采用稀疏近似逆预条件；第5步，通过BiCGStab迭代法求解方程的电流系数，并且根据电流系数求解第1步中所标记天线端口之间的互耦矩阵。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李猛猛，陈如山，樊振宏，丁大志，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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