天线罩的电性能评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种天线罩的电性能评估方法及装置，该天线罩的电性能评估方法包括：获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量，并获取天线罩的散射参量信息；获取天线罩的剖分面元参数信息；根据天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量、以及天线罩的散射参量信息和天线罩的剖分面元参数信息，分别计算出天线的远场信息和天线系统的远场信息；根据天线的远场信息和天线系统的远场信息，计算出天线罩的电性能参数信息。通过利用周期性单元叠层的散射参量信息，从而实现对具有微结构叠层的天线罩的电性能评估，并且大幅提高电性能评估中的计算精度及速率。

The method and device for evaluating the electrical performance of the radome

The present invention discloses an electric performance evaluation method and device for the radome. The method of evaluating the electrical performance of the radome includes: obtaining the electric field of the antenna aperture, the parameter information of the magnetic field, the electric and magnetic flux density vector of the antenna surface, and obtaining the information of the scattering parameters of the radome, and obtaining the parameter information of the dissection of the radome. The far field information of the antenna and the far field information of the antenna system are calculated separately according to the electric field and magnetic field parameters of the antenna aperture, the electric and magnetic flux density vector of the antenna surface, the scattering parameter information of the radome and the parameter information of the dissection surface of the radome, and the far field information of the antenna and the far antenna system are far from the antenna. The information of the electric performance parameters of the radome is calculated. By using the scattering parameter information of periodic unit stack, the electrical performance of the radome with microstructural stack is evaluated, and the calculation accuracy and rate in the electrical performance evaluation are greatly improved.

【技术实现步骤摘要】
天线罩的电性能评估方法及装置
本专利技术涉及天线领域，具体来说，涉及一种天线罩的电性能评估方法及装置。
技术介绍
现有技术中，通常利用物理光学算法，根据天线口径面的电场、磁场分布或天线平面波谱与天线口径面的电长、磁场分布之间存在的傅里叶变换关系，计算入射到天线罩内壁上的近区场，然后，仿照几何光学的射线原理，计算局部平面上的透射和反射场。但是这种电性能评估方法存在非常明显的缺陷，因为天线近区辐射场中电磁波与天线罩体的响应是通过多层介质传输矩阵级联的计算方法实现，但对于超材料天线罩，由于该种天线罩的内层嵌入有微结构，而不同形式(单元形状、排布形式、多层组合等)的微结构对不同频率、极化以及入射角度下的电磁响应特性是极其复杂的，并且与微结构两侧的介质层紧密相关，其电磁响应特性通常无法解析求解，因而，微结构层的等效传输矩阵将无法求解，进而无法对超材料天线罩电性能进行全面评估。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种天线罩的电性能评估方法及装置，能够在实现对多层介质天线罩以及具有微结构叠层的天线罩的电性能评估，并且大幅提高电性能评估中的计算精度及速率。本专利技术的技术方案是这样实现的：根据本专利技术的一个方面，提供了一种天线罩的电性能评估方法。天线罩和设置在天线罩内的天线组成天线系统，该电性能评估方法包括：获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量，并获取天线罩的散射参量信息；获取天线罩的剖分面元参数信息；根据天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量、以及天线罩的散射参量信息和天线罩的剖分面元参数信息，分别计算出天线的远场信息和天线系统的远场信息；根据天线的远场信息和天线系统的远场信息，计算出天线罩的电性能参数信息。在一个优选的实施例中，获取天线罩的散射参量信息包括：根据天线罩生成天线罩仿真模型，其中，天线罩和天线罩仿真模型均包括多个结构相同且排列方式相同的微结构叠层；对天线罩仿真模型进行全波仿真以获取天线罩的散射参量信息。在一个优选的实施例中，获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量，并获取天线罩的散射参量信息，包括：获取天线的模型数据信息，以及天线罩的模型数据信息；对天线的模型数据信息以及天线罩的模型数据信息进行数模预处理，获取天线的预处理数据信息以及天线罩的预处理数据信息，使天线的预处理数据信息以及天线罩的预处理数据信息以天线口面中心为坐标系原点，且天线口面与坐标系位于同一平面内；根据天线的预处理数据信息获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量；根据天线罩的预处理数据信息，获取天线罩的散射参量信息。在一个优选的实施例中，天线罩的剖分面元参数信息包括：剖分面元中心点坐标(x，y，z)、剖分面元法向量和剖分面元面积ds。在一个优选的实施例中，根据天线表面的电、磁流密度矢量、以及天线罩的散射参量信息和天线罩的剖分面元参数信息计算出天线的远场信息，包括：根据天线表面电流密度矢量J、磁流密度矢量M以及天线罩的剖分面元参数信息，计算出天线罩内表面的入射场信息，天线罩内表面的入射场信息包括天线罩上第i个剖分面元对应场点处的入射场的电场矢量Ei1和入射场的磁场矢量Hi1，并按照下式进行计算：其中k＝2π/λ0，ω＝2πf，ρ＝|r-r'|，λ0表示自由空间波长，k＝2π/λ0表示自由空间波数，ε表示介电常数，μ表示磁导率；角频率ω＝2πf，f表示天线工作频率；ρ＝|r-r'|为源点到天线罩上场点的距离，为ρ的单位矢量；r为天线罩上场点的位置矢量；r'为天线口径源点的位置矢量，i为大于1的整数。在一个优选的实施例中，根据天线表面的电、磁流密度矢量、以及天线罩的散射参量信息和天线罩的剖分面元参数信息计算出天线的远场信息，还包括：根据天线罩的散射参量信息和入射场的电场矢量Ei1和入射场的磁场矢量Hi1，计算出天线罩的透射场信息，天线罩的透射场信息包括一次透射场的电场矢量Eo1和一次透射场的磁场矢量Ho1和二次透射场的电场矢量Eo2、二次透射场的磁场矢量Ho2；根据天线罩的透射场信息以及天线罩的剖分面元参数信息，按照下式计算出天线系统的远场信息Et：其中，表示一次透射场的远场电场矢量，表示二次透射场的远场电场矢量。在一个优选的实施例中，根据天线罩的散射参量信息和入射场的电场矢量Ei1和入射场的磁场矢量Hi1，计算出天线罩的透射场信息，包括：参照剖分面元法向量和入射波传播方向矢量所定义的入射面以及入射电场极化方向的单位矢量对入射电磁场沿与入射面平行方向的方向矢量和垂直方向的方向矢量进行极化波分解，并按照下式进行计算分别得到垂直极化波分量和水平极化波分量其中，散射参量信息包括：垂直极化波反射系数S11的幅度S11⊥、垂直极化波反射系数S11的相位水平极化波反射系数S11的幅度S11||、水平极化波反射系数S11的相位及垂直极化波透射系数S21的幅度S21⊥、垂直极化波透射系数S21的相位水平极化波透射系数S21的幅度S21||、水平极化波透射系数S21的相位根据平面电磁场传播特性和散射参量信息，按照下式计算得出一次透射场电场矢量的垂直分量一次透射场电场矢量的水平分量一次透射场磁场矢量的垂直分量一次透射场磁场矢量的水平分量其中，入射场信息包括入射角度θi1；根据一次透射场电场矢量的垂直分量和一次透射场电场矢量的水平分量得到一次透射场的电场矢量Eo1，根据一次透射场磁场矢量的垂直分量一次透射场磁场矢量的水平分量得到一次透射场的磁场矢量Ho1；按照下式计算一次反射场的电场矢量Er、一次反射场的磁场矢量Hr：其中，表示入射波的反射方向矢量，且按照下式计算二次入射场的电场矢量Ei2、和二次入射场的磁场矢量Hi2：在一个优选的实施例中，数模预处理包括：简化处理、平移处理、和旋转处理。在一个优选的实施例中，获取天线罩的剖分面元参数信息，包括：对天线罩的预处理数据信息进行剖分，并从剖分后的天线罩的预处理数据信息中提取出天线罩的剖分面元参数信息。在一个优选的实施例中，天线罩的电性能参数信息至少包括下列之一：功率传输效率、副瓣抬高参数、远区RMS副瓣抬高参数、3dB波束宽度、幅相一致性。根据本专利技术的一个方面，提供了一种天线罩的电性能评估装置。该电性能评估装置包括：第一获取模块，用于获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量，并获取天线罩的散射参量信息；第二获取模块，用于获取天线罩的剖分面元参数信息；远场信息计算模块，用于根据天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量、以及天线罩的散射参量信息和天线罩的剖分面元参数信息，分别计算出天线的远场信息和天线系统的远场信息；电性能参数计算模块，用于根据天线的远场信息和天线系统的远场信息，计算出天线罩的电性能参数信息。在一个优选的实施例中，第一获取模块包括：仿真子模块，用于根据天线罩生成天线罩仿真模型；其中，天线罩和天线罩仿真模型均包括多个结构相同且排列方式相同的微结构叠层；还用于对天线罩仿真模型进行全波仿真以获取天线罩的散射参量信息。在一个优选的实施例中，第二获取模块包括：模型获取子模块，用于获取天线的模型数据信息，以及天线罩的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线罩的电性能评估方法，所述天线罩和设置在所述天线罩内的天线组成天线系统，其特征在于，所述电性能评估方法包括：获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量，并获取天线罩的散射参量信息；获取天线罩的剖分面元参数信息；根据所述天线口径面的电场、磁场的参数信息或所述天线表面的电、磁流密度矢量、以及所述天线罩的散射参量信息和所述天线罩的剖分面元参数信息，分别计算出天线的远场信息和天线系统的远场信息；根据所述天线的远场信息和所述天线系统的远场信息，计算出天线罩的电性能参数信息。

【技术特征摘要】
1.一种天线罩的电性能评估方法，所述天线罩和设置在所述天线罩内的天线组成天线系统，其特征在于，所述电性能评估方法包括：获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量，并获取天线罩的散射参量信息；获取天线罩的剖分面元参数信息；根据所述天线口径面的电场、磁场的参数信息或所述天线表面的电、磁流密度矢量、以及所述天线罩的散射参量信息和所述天线罩的剖分面元参数信息，分别计算出天线的远场信息和天线系统的远场信息；根据所述天线的远场信息和所述天线系统的远场信息，计算出天线罩的电性能参数信息。2.根据权利要求1所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，获取所述天线罩的散射参量信息包括：根据所述天线罩生成天线罩仿真模型，其中，所述天线罩和所述天线罩仿真模型均包括多个结构相同且排列方式相同的微结构叠层；对所述天线罩仿真模型进行全波仿真以获取所述天线罩的散射参量信息。3.根据权利要求1所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量，并获取天线罩的散射参量信息，包括：获取天线的模型数据信息，以及天线罩的模型数据信息；对所述天线的模型数据信息以及所述天线罩的模型数据信息进行数模预处理，获取天线的预处理数据信息以及天线罩的预处理数据信息，使所述天线的预处理数据信息以及所述天线罩的预处理数据信息以天线口面中心为坐标系原点，且所述天线口面与所述坐标系位于同一平面内；根据所述天线的预处理数据信息获取天线口径面的电场、磁场的参数信息或天线表面的电、磁流密度矢量；根据所述天线罩的预处理数据信息，获取天线罩的散射参量信息。4.根据权利要求1所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，所述天线罩的剖分面元参数信息包括：剖分面元中心点坐标(x，y，z)、剖分面元法向量和剖分面元面积ds。5.根据权利要求4所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，根据所述天线表面的电、磁流密度矢量、以及所述天线罩的散射参量信息和所述天线罩的剖分面元参数信息计算出天线的远场信息，包括：根据所述天线表面电流密度矢量J、磁流密度矢量M以及所述天线罩的剖分面元参数信息，计算出天线罩内表面的入射场信息，所述天线罩内表面的入射场信息包括天线罩上第i个剖分面元对应场点处的入射场的电场矢量Ei1和入射场的磁场矢量Hi1，并按照下式进行计算：其中k＝2π/λ0，ω＝2πf，ρ＝|r-r'|，λ0表示自由空间波长，k＝2π/λ0表示自由空间波数，ε表示介电常数，μ表示磁导率；角频率ω＝2πf，f表示天线工作频率；ρ＝|r-r'|为源点到天线罩上场点的距离，为ρ的单位矢量；r为天线罩上场点的位置矢量；r'为天线口径源点的位置矢量，i为大于1的整数。6.根据权利要求5所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，根据所述天线表面的电、磁流密度矢量、以及所述天线罩的散射参量信息和所述天线罩的剖分面元参数信息计算出天线的远场信息，还包括：根据所述天线罩的散射参量信息和所述入射场的电场矢量Ei1和所述入射场的磁场矢量Hi1，计算出天线罩的透射场信息，所述天线罩的透射场信息包括一次透射场的电场矢量Eo1和一次透射场的磁场矢量Ho1和二次透射场的电场矢量Eo2、二次透射场的磁场矢量Ho2；根据所述天线罩的透射场信息以及所述天线罩的剖分面元参数信息，按照下式计算出所述天线系统的远场信息Et：其中，表示一次透射场的远场电场矢量，表示二次透射场的远场电场矢量。7.根据权利要求6所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，根据所述天线罩的散射参量信息和所述入射场的电场矢量Ei1和所述入射场的磁场矢量Hi1，计算出天线罩的透射场信息，包括：参照剖分面元法向量和入射波传播方向矢量所定义的入射面以及入射电场极化方向的单位矢量对入射电磁场沿与入射面平行方向的方向矢量和垂直方向的方向矢量进行极化波分解，并按照下式进行计算分别得到垂直极化波分量和水平极化波分量其中，所述散射参量信息包括：垂直极化波反射系数S11的幅度S11⊥、垂直极化波反射系数S11的相位水平极化波反射系数S11的幅度S11||、水平极化波反射系数S11的相位及垂直极化波透射系数S21的幅度S21⊥、垂直极化波透射系数S21的相位水平极化波透射系数S21的幅度S21||、水平极化波透射系数S21的相位根据平面电磁场传播特性和所述散射参量信息，按照下式计算得出一次透射场电场矢量的垂直分量一次透射场电场矢量的水平分量一次透射场磁场矢量的垂直分量一次透射场磁场矢量的水平分量其中，所述入射场信息包括入射角度θi1；根据一次透射场电场矢量的垂直分量和一次透射场电场矢量的水平分量得到一次透射场的电场矢量Eo1，根据一次透射场磁场矢量的垂直分量一次透射场磁场矢量的水平分量得到一次透射场的磁场矢量Ho1；按照下式计算一次反射场的电场矢量Er、一次反射场的磁场矢量Hr：其中，表示入射波的反射方向矢量，且按照下式计算二次入射场的电场矢量Ei2、和二次入射场的磁场矢量Hi2：8.根据权利要求3所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，所述数模预处理包括：简化处理、平移处理、和旋转处理。9.根据权利要求8所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，获取天线罩的剖分面元参数信息，包括：对所述天线罩的预处理数据信息进行剖分，并从剖分后的所述天线罩的预处理数据信息中提取出所述天线罩的剖分面元参数信息。10.根据权利要求1所述的天线罩的电性能评估方法，其特征在于，所述天线罩的电性能参数信息至少包括下列之一：功率传输效率、副瓣抬高参数、远区RMS副瓣抬高参数、3dB波束宽度、幅相一致性。11.一种天线罩的电性能评估装置，所述天线罩和设置在所述天线罩内的天线组成天线系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44