一种天线布局感应场特征图像生成方法技术

本发明专利技术公开了一种天线布局感应场特征图像生成方法，包括以下步骤：S1.给定天线布局感应的已知信息；S2.确定规则曲面投影，并获取网格中心点坐标对应的映射点坐标；S3.确定各个映射点坐标处的几何特征列表和发射天线激励得到的表面感应场分布列表；S4.基于各个映射点坐标处的几何特征列表和发射天线激励得到的表面感应场分布列表，生成天线布局感应场特征图像。本发明专利技术将电磁波这类自然中现实存在的物理量场用人比较容易感知的数据图像的形式进行表征，能够以直观的方式展现天线安装后，由天线激励后在规则曲面上形成的远场分布电磁波的电流感应特征图像。磁波的电流感应特征图像。磁波的电流感应特征图像。

【技术实现步骤摘要】
一种天线布局感应场特征图像生成方法


[0001]本专利技术涉及电磁波领域，特别是涉及一种天线布局感应场特征图像生成方法。

技术介绍

[0002]虽然电磁场和电磁波可以利用很多手段进行感知，相隔几十公里的两部天线之间能够通过电磁场和电磁波进行无线通信。天线安装于复杂几何平台表面引起的电磁兼容性的变化情况是复杂装备平台研制人员关心的重要问题之一，这也是电磁兼容领域中复杂平台天线布局分析领域中的重要课题，由于曲面表面对天线远场分布有扰动，由物理光学等高频电磁算法可知，曲面表面感应场特别是表面磁场感应场的二次辐射效应扰动了天线远场，因此如何利用数字化和图像化手段，可视化表征曲面表面磁场感应场，便成为了复杂装备平台研制人员关心的重要问题。
[0003]随着新一代显卡软硬件技术特别是图形计算单元相关技术的为代表的快速发展为电磁学的发现注入新的活力，而目前学者们比较关注的是如何借助于这种技术提升电磁计算算法的计算效率，而这类技术的强项如流场可视化则还没有被关注。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种天线布局感应场特征图像生成方法，能够以直观的方式展现天线安装后，由天线激励后在规则曲面上形成的远场分布电磁波的电流感应特征图像。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种天线布局感应场特征图像生成方法，包括以下步骤：
[0006]S1.给定天线布局感应的已知信息，包括：天线的工作参数、安装场景、规则曲面表征、网格剖分长度和随空间角度变化的远场分布；
[0007]S2.确定规则曲面投影，并获取网格中心点坐标对应的映射点坐标；
[0008]S3.确定各个映射点坐标处的几何特征列表和发射天线激励得到的表面感应场分布列表；
[0009]S4.基于各个映射点坐标处的几何特征列表和发射天线激励得到的表面感应场分布列表，生成天线布局感应场特征图像。
[0010]本专利技术的有益效果是：本专利技术将电磁波这类自然中现实存在的物理量场用人比较容易感知的数据图像的形式进行表征，以直观的方式展现天线安装于后，由天线激励后在规则曲面上的表面感应场分布，这个表面感应场特别是表面感应磁场的二次辐射效应对原有天线辐射远场形成了扰动，天线辐射远场与表面感应磁场的二次辐射共同形成了天线作用于规则曲面的天线辐射远场，从原理上直观显示了作用于曲面上的发射天线由远场耦合形成的特征图像。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的方法流程图；
[0012]图2为天线的工作参数、安装场景和规则曲面示意图；
[0013]图3为投影得到的二维网格示意图；
[0014]图4为θ
inc
和为局部坐标系下的球坐标变量示意图；
[0015]图5为实施例中得到的I
z
示意图；
[0016]图6为实施例中得到的I
u
示意图；
[0017]图7为实施例中得到的I
v
示意图；
[0018]图8为实施例中得到的I
tx
示意图；
[0019]图9为实施例中得到的I
ty
示意图；
[0020]图10为实施例中得到的I
tz
示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。
[0022]如图1所示，一种天线布局感应场特征图像生成方法，包括以下步骤：
[0023]S1.给定天线布局感应的已知信息，包括：天线的工作参数、安装场景、规则曲面表征、网格剖分长度和随空间角度变化的远场分布；
[0024]如图2所示，设天线发射的电磁波照射到规则曲面上，形成远场分布电磁波的电流感应；
[0025]给定天线的工作参数和安装场景：工作频率为f0Hz，波长λ0＝c0/f0天线中心安装于Tx位置上，世界坐标系的坐标表示为R
t
:(x
t
,y
t
,z
t
)；天线安装的局部坐标系为：以天线中心安装的Tx位置作为原点，描述为U轴：V轴：W轴：
[0026]给定世界坐标系XYOZ，给定规则曲面的表征公式为z＝f(x,y)，参数范围为：x1≤x≤x2和y1≤y≤y2，其中，x1、x2、y1、y2为预设的参数边界；
[0027]给定网格剖分密度为D，则在X轴和Y轴上的网格剖分长度Δx＝Δy＝λ/D，其中λ＝c0/f0为工作频率对应的波长,c0为自由空间波速；
[0028]给定天线在工作频率为f0Hz时，随空间角度变化的远场分布其中，E
θ
和分别为天线远场中在天线辐射方向的垂直极化分量和水平极化分量，和为天线辐射方向上的垂直和水平极化单位矢量，r为天线辐射距离；为复数量；k0＝2πf0/c0为自由空间波数；c0为自由空间电磁波速度。
[0029]S2.确定规则曲面投影，并获取网格中心点坐标对应的映射点坐标；
[0030]采用规则曲面在XOY面进行投影，得到投影的矩形区域R
XOY
，再对平面矩形区域进行二维矩形网格剖分的方式得到规则曲面的投影网格的中心点坐标列表{P
ij
}和网格列表
{G
ij
}；其中，i表示网格G
ij
的横边序号，j表示网格G
ij
的纵边序号，如图3所示，网格G
ij
的横边和纵边的剖分尺度分别为Δx和Δy，剖分尺度满足Δx，Δy≤λ0/D0；D0为剖分密度；其中0≤i≤nX
‑
1,0≤j≤nY
‑
1；nX＝ceil((x2‑
x1)/Δx),nY＝ceil((y2‑
y1)/Δy)；ceil表示取整；
[0031]则有G
ij
表示横边序号为i且纵边序号为j的网格列表{G
ij
}中的网格；P
ij
表示G
ij
网格的中心点坐标；R
ij
(x
ij
,y
ij
,z
ij
)为平面网格点P
ij
(x
ij
,y
ij
,0)在规则曲面上的映射点坐标；其中：
[0032]x
ij
＝(i+0.5)Δx
[0033]y
ij
＝(j+0.5)Δy
[0034]z
ij
＝f((i+0.5)Δx,(j+0.5)Δy)。
[0035]S3.确定各个网格中心点位置上的z
ij
、J
u
(R
ij
)、J
v
(R
ij
)和J
t
(R
ij
)的xyz分量，并生成网格的几本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线布局感应场特征图像生成方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.给定天线布局感应的已知信息，包括：天线的工作参数、安装场景、规则曲面表征、网格剖分长度和随空间角度变化的远场分布；S2.确定规则曲面投影，并获取网格中心点坐标对应的映射点坐标；S3.确定各个映射点坐标处的几何特征列表和发射天线激励得到的表面感应场分布列表；S4.基于各个映射点坐标处的几何特征列表和发射天线激励得到的表面感应场分布列表，生成天线布局感应场特征图像。2.根据权利要求1所述的一种天线布局感应场特征图像生成方法，其特征在于：所述步骤S1包括：设天线发射的电磁波照射到规则曲面上，形成远场分布电磁波的电流感应；给定天线的工作参数和安装场景：工作频率为f0Hz，波长λ0＝c0/f0天线中心安装于Tx位置上，世界坐标系的坐标表示为R
t
:(x
t
,y
t
,z
t
)；天线安装的局部坐标系为：以天线中心安装的Tx位置作为原点，描述为U轴：V轴：W轴：给定世界坐标系XYOZ，给定规则曲面的表征公式为z＝f(x,y)，参数范围为：x1≤x≤x2和y1≤y≤y2，其中，x1、x2、y1、y2为预设的参数边界；给定网格剖分密度为D，则在X轴和Y轴上的网格剖分长度Δx＝Δy＝λ/D，其中λ＝c0/f0为工作频率对应的波长,c0为自由空间波速。3.根据权利要求1所述的一种天线布局感应场特征图像生成方法，其特征在于：所述步骤S2包括：采用规则曲面在XOY面进行投影，得到投影的矩形区域R
XOY
，再对平面矩形区域进行二维矩形网格剖分的方式得到规则曲面的投影网格的中心点坐标列表{P
ij
}和网格列表{G
ij
}；其中，i表示网格G
ij
的横边序号，j表示网格G
ij
的纵边序号，网格G
ij
的横边和纵边的剖分尺度分别为Δx和Δy，剖分尺度满足Δx，Δy≤λ0/D0；D0为剖分密度；其中0≤i≤nX
‑
1,0≤j≤nY
‑
1；nX＝ceil((x2‑
x1)/Δx),nY＝ceil((y2‑
y1)/Δy)；ceil表示取整；则有G
ij
表示横边序号为i且纵边序号为j的网格列表{G
ij
}中的网格；P
ij
表示G
ij
网格的中心点坐标；R
ij
(x
ij
,y
ij
,z
ij
)为平面网格点P
ij
(x
ij
,y
ij
,0)在规则曲面上的映射点坐标；其中：x
ij
＝(i+0.5)Δxy
ij
＝(j+0.5)Δyz
ij
＝f((i+0.5)Δx,(j+0.5)Δy)。4.根据权利要求1所述的一种天线布局感应场特征图像生成方法，其特征在于：所述步骤S3包括：S301.遍历网格列表{G
ij
}，得到每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尧尧，杨顺川，
申请(专利权)人：东莘电磁科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：