【技术实现步骤摘要】
基于锥面投影的FSS天线罩建模方法
本专利技术属于电磁仿真
,具体涉及一种频率选择表面FSS天线罩的建模方法,可用于对一些复杂且难以解析表达的罩体曲面进行FSS天线罩建模。
技术介绍
频率选择表面FSS,对入射电磁波有频率选择的功能,是一种空间滤波器。随着FSS技术的发展,将其与雷达天线罩设计结合,既能保护罩内的精确制导设备不受损坏,又能通过FSS的选择透过性大幅降低雷达散射截面RCS,以达到隐身的目的。对于FSS天线罩内的天线,电磁波传输不受影响,带外信号反射使得RCS大幅降低,以达到带内通过、带外抑制的目的。FSS天线罩与飞行器的外形结构基本共形,在满足飞行器动力学要求的情况下,同时也实现了隐身。高阶矩量法是一种精确的电磁数值分析方法,采用高阶基函数可大幅降低未知量,从而减少计算时间和所需计算资源,适合对电大尺寸FSS天线罩进行电磁特性分析。高阶基函数要求网格拓扑应为双线性曲面,在求解电尺寸较小的模型时,通常可采用自适应的四边形网格剖分。对于锥形FSS天线罩,目前高阶矩量法是可以对其进行全波精确仿真分析。但由于气动外形的影响,类似飞行器之类的罩体曲面,可能会复杂且难以表达,这类的FSS天线罩建模问题少有研究,分析起来更是愈加困难。上海无线电设备研究所在其申请的专利文献“一种曲面频率选择表面天线罩的自适应快速设计方法”(申请号201911142192.9,申请日2019.11.20,申请公开号CN110889216A)中公开了一种频选天线罩建模方法。该方法通过对目标天线罩外形进行扫描、罩体表面 ...
【技术保护点】
1.一种基于锥面投影的频率选择表面FSS天线罩建模方法,其特征包括如下:/n(1)将初始天线罩外表面沿曲面交界处的分割线分为两个曲面,将每个曲面等分为三部分,再将该等分后的每个曲面都剖分成均匀的三角形网格,并提取第一部分和第三部分曲面底部的坐标点;/n(2)用正方形谐振单元生成面片结构的频率选择表面FSS单元,再将该FSS单元的面片剖分为四边形网格;/n(3)利用最小二乘法模拟圆锥台,并根据该模拟圆锥台的尺寸和FSS单元的四边形网格,建立扇形区域内的FSS阵列,再通过坐标变换将扇形区域内的FSS阵列映射到圆锥台的锥面,得到锥面FSS阵列;/n(4)将锥面FSS阵列投影至初始天线罩曲面:/n(4a)提取锥面FSS阵列中的所有点,组成点集;/n(4b)利用锥面FSS阵列点集中的点与对应的圆锥台轴线上的点,创建投影向量;/n(4c)按照投影向量,将锥面FSS阵列的所有四边形网格投影至(1)中剖分后的初始天线罩曲面剖分的三角形网格上;/n(5)构建天线罩曲面边界处的网格:/n(5a)在投影后的FSS阵列中,找出四边形网格的所有非公共边,并组成集合;/n(5b)在剖分后的曲面中,找出三角形网格的 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于锥面投影的频率选择表面FSS天线罩建模方法,其特征包括如下:
(1)将初始天线罩外表面沿曲面交界处的分割线分为两个曲面,将每个曲面等分为三部分,再将该等分后的每个曲面都剖分成均匀的三角形网格,并提取第一部分和第三部分曲面底部的坐标点;
(2)用正方形谐振单元生成面片结构的频率选择表面FSS单元,再将该FSS单元的面片剖分为四边形网格;
(3)利用最小二乘法模拟圆锥台,并根据该模拟圆锥台的尺寸和FSS单元的四边形网格,建立扇形区域内的FSS阵列,再通过坐标变换将扇形区域内的FSS阵列映射到圆锥台的锥面,得到锥面FSS阵列;
(4)将锥面FSS阵列投影至初始天线罩曲面:
(4a)提取锥面FSS阵列中的所有点,组成点集;
(4b)利用锥面FSS阵列点集中的点与对应的圆锥台轴线上的点,创建投影向量;
(4c)按照投影向量,将锥面FSS阵列的所有四边形网格投影至(1)中剖分后的初始天线罩曲面剖分的三角形网格上;
(5)构建天线罩曲面边界处的网格:
(5a)在投影后的FSS阵列中,找出四边形网格的所有非公共边,并组成集合;
(5b)在剖分后的曲面中,找出三角形网格的所有非公共边,并组成集合;
(5c)将四边形网格非公共边的集合与三角形网格非公共边的集合进行合并,组成曲面边界,对曲面边界进行四边形网格剖分;
(6)建立频率选择表面FSS天线罩:
(6a)将投影后的天线罩曲面FSS阵列与曲面边界处的四边形网格进行合并,得到频选天线罩外表面的网格;
(6b)对初始天线罩内表面进行四边形网格剖分,并将剖分后的频选天线罩外表面与剖分后的初始天线罩内表面连接,得到FSS天线罩模型。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于(3)中利用最小二乘法模拟圆锥台,实现如下:
(3a)将(1)中提取的第一部分和第三部分曲面底部的坐标点,依次代入圆曲线方程:x2+y2+ax+by+c=0,其中,x是指直角坐标系下的横坐标,y是指直角坐标系下的纵坐标,a为与横坐标相关的系数,b为与纵坐标相关的系数,c为未知的常数;
(3b)根据圆曲线方程中横纵坐标相关系数与圆心坐标和圆的半径的关系,利用如下公式计算出圆心坐标和圆的半径
a=-2A
b=-2B
c=A2+B2-R2
其中,A为圆心的...
【专利技术属性】
技术研发人员:张玉,张笑堃,赵勋旺,林中朝,杨鸿,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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