本公开提供了一种反射面天线设计方法、装置，可以应用于太赫兹波领域。该反射面天线设计方法包括：根据反射面天线的截面曲线，利用二维矩量法，建立针对反射面天线表面的二维积分方程；利用基函数与试函数，对二维积分方程进行离散化处理，得到离散化积分方程；求解离散化积分方程，得到反射面天线表面的等效电流分布结果；以及根据等效电流分布结果设计反射面天线。本公开还提供了一种反射面天线设计装置。置。置。
【技术实现步骤摘要】
反射面天线设计方法及装置
[0001]本公开涉及太赫兹波领域，具体地涉及一种反射面天线设计方法及装置。
技术介绍
[0002]太赫兹波一般是指频率在0.1THz～10THz(波长在3mm
‑
30μm)之间的电磁波，由于所处的频段位于微波与红外频谱之间，属于宏观电子学向微观电子学过渡的范围，具有宽频带、穿透性、高分辨、指纹谱的特性。
[0003]太赫兹波的光子能量低，对生物组织不会产生光损伤及光致电离效应，在生物医学和无损探测等领域具有重大的应用价值；THz波能够穿透衣物、塑料等非极性材料，可用于安检成像；太赫兹波段的波长短，探测分辨率高，可用于航天和空间遥感等领域。无论在安检成像还是空间遥感、航天等领域，太赫兹雷达都发挥着重要作用。
[0004]由于受到低功率太赫兹发射源的限制，在太赫兹雷达系统中，一般需要利用大口径的反射面天线来高效率地利用太赫兹能量，，如何在太赫兹频段对其进行高效的仿真分析成为了进行太赫兹雷达系统设计时必须面对的问题。应用全波分析方法例如传统矩量法对其进行有效的电磁仿真和优化设计需要占用极大的内存资源，设计效率较低。
技术实现思路
[0005]鉴于上述问题，本公开提供了反射面天线设计方法、装置。
[0006]根据本公开的第一个方面，提供了一种反射面天线设计方法，包括：
[0007]根据反射面天线的截面曲线，利用二维矩量法，建立针对上述反射面天线表面的二维积分方程；
[0008]利用基函数与试函数，对上述二维积分方程进行离散化处理，得到离散化积分方程；
[0009]求解上述离散化积分方程，得到上述反射面天线表面的等效电流分布结果；以及
[0010]根据上述等效电流分布结果设计上述反射面天线。
[0011]本公开的第二方面提供了一种反射面天线设计装置，包括：
[0012]构建模块，用于根据反射面天线的截面曲线，利用二维矩量法，建立针对所述反射面天线表面的二维积分方程；
[0013]离散处理模块，用于利用基函数与试函数，对所述二维积分方程进行离散化处理，得到离散化积分方程；
[0014]解析模块，用于求解所述离散化积分方程，得到所述反射面天线表面的等效电流分布结果；以及
[0015]设计模块，用于根据所述等效电流分布结果设计所述反射面天线。
[0016]根据本公开的实施例，由于根据反射面天线的截面曲线，建立针对反射面天线表面的二维积分方程，通过基函数和试函数对该二维积分方程进行离散化处理，并最终求解得到反射面天线表面的等效电流分布结果，从而可以根据该等效电流分布结果设计反射面
天线。相比于传统全波仿真设计方法，采用本公开提供的降维快速设计方法可大大降低电磁仿真的未知数规模，降低了内存占用空间，提升仿真设计的效率，同时兼具全波仿真设计方法的高精度优点。同时本公开提供的方法可以将射线追踪、遗传算法等相结合，有效实现反射面天线的快速优化设计。
[0017]进一步地，本公开提供的反射面天线设计方法可以应用于太赫兹频段雷达
中，尤其是太赫兹准光学系统中具有重要作用，可以有效实现准光系统的设计，保证设计精度。同时还易于扩展到其他频段。
附图说明
[0018]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0019]图1示意性示出了根据本公开实施例的反射面天线设计方法和装置的应用场景图；
[0020]图2示意性示出了根据本公开实施例的反射面天线设计方法的流程图；
[0021]图3示意性示出了根据本公开实施例的电磁波照射金属目标产生散射场的示意图；
[0022]图4a示意性示出了根据本公开实施例的基函数的示意图；
[0023]图4b示意性示出了根据本公开实施例的试函数的示意图；
[0024]图5示意性示出了根据本公开实施例的积分核具有奇异性的区域；
[0025]图6示意性示出了根据本公开实施例的利用插值法求解第一个积分核的示意图；
[0026]图7a示意性示出了根据本公开实施例的对反射面天线的等效电流分布结果进行验证的应用场景图；
[0027]图7b示意性示出了根据本公开实施例的反射面天线设计方法的验证结果对比示意图；
[0028]图8示意性示出了根据本公开实施例的反射面天线设计装置的结构框图；以及
[0029]图9示意性示出了根据本公开实施例的适于实现反射面天线设计方法的电子设备的方框图。
具体实施方式
[0030]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0031]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0032]在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的
含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0033]在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。
[0034]矩量法求解电磁问题的基本原理是首先要根据目标问题写出积分或微分方程，而后采用一些数学手段对方程进行求解从而得到待求的未知量，主要包括以下步骤：
[0035]1)对积分或微分方程做离散化处理，将待求的未知量表示为一系列线性无关的基函数的线性组合。
[0036]2)利用合适的基函数将算子方程离散化后，要设法高精度的求解出未知系数的解，所以在离散化处理后，需要在算子方程的值域内，选出和基函数同样数量的试函数(检验函数)，而后将试函数与算子方程取内积进行抽样检验得到矩阵方程。
[0037]3)得到矩阵方程以后，利用计算平台求对矩阵方程进行求解，便可得到矩阵方程的解。
[0038]至此便可完成目标电磁问题的矩量法求解，离散过程中基函数的数目N越大，矩量法的求解精度就会越高，与此相对应，算法的计算复杂度也会随之增加，所以在应用矩量法求解电磁问题的过程中，计算复杂度与求解精度之间的平衡是常需要考虑的一个问题。此外基函数和试函数的选择也很重要，基函数的形式越接近实际解，计算量就越小，收敛速度越快。矩阵方程的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种反射面天线设计方法，包括：根据反射面天线的截面曲线，利用二维矩量法，建立针对所述反射面天线表面的二维积分方程；利用基函数与试函数，对所述二维积分方程进行离散化处理，得到离散化积分方程；求解所述离散化积分方程，得到所述反射面天线表面的等效电流分布结果；以及根据所述等效电流分布结果设计所述反射面天线。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：针对所述反射面天线的截面进行剖分，得到所述反射面天线的截面曲线，其中，针对所述反射面天线的截面进行剖分的次数包括一次。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述针对反射面天线的二维积分方程包括电场积分方程与磁场积分方程。4.根据权利要求1所述的方法，其中，利用基函数与试函数，对所述二维积分方程进行离散化处理，得到离散化积分方程包括：利用所述基函数对所述反射面天线表面的等效电流进行离散化处理，得到离散化后的等效电流；将所述离散化后的等效电流带与所述试函数代入所述二维积分方程，得到所述离散化积分方程。5.根据权利要求1所述的方法，其中，求解所述离散化积分方程，得到所述反射面天线的等效电流分布结果包括：将所述离散化积分方程转换为第一积分核、第二积分核与第三积分核；分别求解所述第一积分核、所述第二积分核与所述第三积分核，得到所述反射面天线的等效电流分布结果。6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑深，李超，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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