一种集总元件阻抗灵敏度快速计算方法及优化方法技术

本发明专利技术公开了一种集总元件阻抗灵敏度计算方法，从矩量法(MoM)的角度分析，发现加载集总元件阻抗会产生额外的稀疏低秩矩阵，本发明专利技术确定天线加载集总元件时的稀疏矩阵S，继而得到加载集总元件后天线阻抗矩阵；对于给定的端口激励矢量，合成感应电流的方程；最后基于方程得到感应电流向量I的一阶和二阶灵敏度信息；本发明专利技术仅仅需要求解两个形式为y＝Z′x的矩阵方程；获得这两个向量的复杂性仅需用三个右侧向量求解矩阵方程。与伴随变量方法相比，本发明专利技术计算关于加载阻抗的敏感度分析无需伴随矩阵的计算和存储，因此可提高速度和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种集总元件阻抗灵敏度快速计算方法及优化方法
本专利技术属于计算电磁学
，具体涉及一种集总元件阻抗灵敏度快速计算方法及优化方法。
技术介绍
加载无源元件，如电容器、电感器或电阻器等，被广泛用于反射抑制，阻抗匹配，波束控制等应用中，在微波电路和天线工程中起着至关重要的作用。因此，在如今计算机辅助设计迅速发展的时代，对加载无源元件进行快速准确的灵敏度分析，是原型设计、优化、成品率和统计分析等相关工程的仿真工具的最重要方面之一。灵敏度分析就是计算目标函数相对于优化变量的梯度的过程，是基于梯度的电磁优化过程中，除全波仿真外最为耗时的步骤。在经典的有限差分近似法中，可以通过干扰参数值来获得灵敏度分析。另一种通用且流行的灵敏度分析方法是伴随变量方法，与有限差分方法相比，它提供了更有效的一阶和二阶灵敏度估计。在过去的几十年中，此方法已应用于时域(例如时域有限差分(FDTD)方法，传输线建模(TLM)方法)和频域(例如有限元方法(FEM)和矩量法(MoM))中，解决了射频领域的各种工程问题。伴随灵敏度分析方法的实施方案为：步骤一：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集总元件阻抗灵敏度计算方法，其特征在于，包括：/n构建待评估天线的仿真几何模型，并对天线结构进行网格三角形单元剖分；/n根据待评估天线的工作频率，计算其在未加载集总元件时天线的阻抗矩阵Z′；/n确定天线加载集总元件时的稀疏矩阵S，稀疏矩阵中非零元素

【技术特征摘要】
1.一种集总元件阻抗灵敏度计算方法，其特征在于，包括：
构建待评估天线的仿真几何模型，并对天线结构进行网格三角形单元剖分；
根据待评估天线的工作频率，计算其在未加载集总元件时天线的阻抗矩阵Z′；
确定天线加载集总元件时的稀疏矩阵S，稀疏矩阵中非零元素其中，n表示天线网格中集总元件所在的两个三角形，ln表示该两个三角形的公共边长；
得到加载集总元件后天线阻抗矩阵Z：
Z＝Z′+ZLS
其中，ZL为集总元件的阻抗：当为电阻时，阻抗为其电阻值R；当为电容时，阻抗为其电容值C；当为电感时，阻抗为其电感值L；
对于给定的端口激励矢量V，合成感应电流为：



其中，I′＝Z′-1·V；I″＝Z′-1SZ′-1·V；
基于上式得到感应电流向量I的一阶和二阶灵敏度信息：








2.如权利要求1所述的一种集总元件阻抗灵敏度计算方法，其特征在于，采用几何模型软件CATIA或SolidWorks，或常用电磁仿真软件CSTMWS、AltairFEKO、ANSYSHFSS的自带几何建模工具，建立所设计天线的几何结构。


3.如权利要求1所述的一种集总元件阻抗灵敏度计算方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴比翼，杨明林，郭琨毅，盛新庆，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11