【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁场仿真。
技术介绍
1、经济快速发展，人们对于数字化信息服务的需求不断提升，因此可以传输更大数据量、具有更低时延和更广泛覆盖程度的可靠通信网络成为建设现代化智能社会的迫切需要，微波器件是无线通信系统的基础组成部分。微波器件高效工作的前提是确保源和天线之间的最大功率传输，确保微波器件性能良好的关键步骤是确定最合适的馈电技术，因此，微波频率下的激励问题越来越重要。微波天线等微波器件常采用矩形波导、圆形波导和同轴波导，以及微带线进行馈电。一般而言，这些微波器件是由导电元件和电介质元件组成的复合结构，对这类结构的波导激励进行适当的建模有很大的意义。
2、最初，波导激励在数值方法中的建模，大部分都是基于体积离散方法，如有限元（finite element method，fem）、时域有差分法（finite difference time domain，fdtd）、间断伽辽金时域法（discontinues galerkin time domain，dgtd），通过截断馈电波导来创建波导端口并制定施加在端口上的合适边界条件( boundary conditions，bc )来完成。这样的bc，主动模式下向波导发射入射波并吸收反射波，在被动模式下吸收波且不产生虚假反射。
3、矩量法（method of moments，mom）的积分内核是格林函数，满足菲尔德辐射条件，不需要截断边界就可以准确求解电磁散射、辐射问题，对于复杂的电磁场散射问题具有很高的精度和效率。基于矩量法求解波导端口激励问题，利用kir
4、基于矩量法求解电磁问题，需要考虑多尺度问题。在实际工程应用中，需要计算求解的模型往往具有复杂的几何结构，即模型包括一部分微小的精细结构，同时存在尺寸较大的结构。对于电大多尺度模型，如果对模型整体均匀剖分网格，未知数的规模将十分大，如果采用非均匀剖分，得到矩阵的性态往往比较差，收敛缓慢。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、为此，本专利技术的目的在于提出一种同轴波导馈电计算方法，用于同轴波导馈电计算。
3、为达上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种同轴波导馈电计算方法，包括：
4、基于同轴波导模型，构建积分方程；
5、对所述同轴波导模型的表面进行网格离散，选择合适的基函数对网格离散后表面的等效电流和等效磁流进行离散，并采用伽略金匹配，得到需要求解的矩阵方程；
6、采用直接法对所述矩阵方程进行求解，得到待求未知电磁流系数；
7、根据所述未知电磁流系数以及所述同轴波导模型的端口参数，计算所述同轴波导模型的端口特性。
8、另外，根据本专利技术上述实施例的一种同轴波导馈电计算方法还可以具有以下附加的技术特征：
9、进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述基于同轴波导模型，构建积分方程，包括：
10、将典型孔径耦合方法和efie-pmchwt公式结合，基于矩量法求解同轴波导的激励问题；定义区域a为半无限长波导内部，区域b为模型待求区域，为波导激励面，为模型的边界面，则模型的积分方程表示为：
11、，
12、，
13、其中，是区域b内，面、上的电场，是区域a内，面上的电场，是区域b内，面上的电场。
14、进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对所述同轴波导模型的表面进行网格离散，选择合适的基函数对网格离散后表面的等效电流和等效磁流进行离散，并采用伽略金匹配，得到需要求解的矩阵方程，包括：
15、对所述同轴波导模型进行二维建模，内导体部分用线单元进行网格离散，表面结构部分使用三角形单元进行网格离散；
16、根据二维建模的表面等效电磁流的物理特性并且考虑与离散网格单元适配，选择基函数对所述表面的等效电流和等效磁流进行离散，其中，三角形单元选择rwg基函数，线单元选择rooftop基函数，在线面相交边界处采用half-rwg基函数和half-rooftop基函数；
17、对所述离散后的结果采用伽略金匹配，得到需要求解的矩阵方程。
18、进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述未知电磁流系数以及所述同轴波导模型的端口参数，计算所述同轴波导模型的端口特性，包括：
19、用s参数来表征端口特性，端口入射电磁信号为，反射信号为，参数的表达式如下，
20、，
21、此处只考虑同轴波导工作在tem模式，入射波系数为，端口的反射波的系数为，表示如下：
22、，
23、其中，表示端口上等效磁流的未知数个数，是未知数系数，、是端口相关的参数，表达式如下：
24、。
25、为达上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种同轴波导馈电计算装置，包括以下模块：
26、构建模块，用于基于同轴波导模型，构建积分方程；
27、离散模块，用于对所述同轴波导模型的表面进行网格离散，选择合适的基函数对网格离散后表面的等效电流和等效磁流进行离散，并采用伽略金匹配，得到需要求解的矩阵方程；
28、求解模块，用于采用直接法对所述矩阵方程进行求解，得到待求未知电磁流系数；
29、计算模块，用于根据所述未知电磁流系数以及所述同轴波导模型的端口参数，计算所述同轴波导模型的端口特性。
30、进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述构建模块，还用于：
31、将典型孔径耦合方法和efie-pmchwt公式结合，基于矩量法求解同轴波导的激励问题；定义区域a为半无限长波导内部，区域b为模型待求区域，为波导激励面，为模型的边界面，则模型的积分方程表示为：
32、，
33、，
34、其中，是区域b内，面、上的电场，是区域a内，面上的电场，是区域b内，面上的电场。
35、进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述离散模块，还用于：
36、对所述同轴波导模型进行二维建模，内导体部分用线单元进行网格离散，表面结构部分使用三角形单元进行网格离散；
37、根据二维建模的表面等效电磁流的物理特性并且考虑与离散网格单元适配，选择基函数对所述表面的等效电流和等效磁流进行离散，其中，三角形单元选择rwg基函数，线单元选择rooftop基函数，在线面相交边界处采用half-rwg基函数和half-rooftop基函数；
38、对所述离散后的结果采用伽略金匹配，得到需要求解的矩阵方程。
39、为达上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的一种同轴波导馈电计算方法。
40、为达上述目的，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同轴波导馈电计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于同轴波导模型，构建积分方程，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述同轴波导模型的表面进行网格离散，选择合适的基函数对网格离散后表面的等效电流和等效磁流进行离散，并采用伽略金匹配，得到需要求解的矩阵方程，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述未知电磁流系数以及所述同轴波导模型的端口参数，计算所述同轴波导模型的端口特性，包括：
5.一种同轴波导馈电计算装置，其特征在于，包括以下模块：
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述构建模块，还用于：
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述离散模块，还用于：
8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-4中任一所述的同轴波导馈电计算方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存
...【技术特征摘要】
1.一种同轴波导馈电计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于同轴波导模型，构建积分方程，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述同轴波导模型的表面进行网格离散，选择合适的基函数对网格离散后表面的等效电流和等效磁流进行离散，并采用伽略金匹配，得到需要求解的矩阵方程，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述未知电磁流系数以及所述同轴波导模型的端口参数，计算所述同轴波导模型的端口特性，包括：
5.一种同轴波导馈电计算装...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴比翼，何运，杨明林，盛新庆，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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