[發明專利]一種寬帶特征模的快速提取方法

有效

• 申請號: 201410476285.6
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104200041B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 楊雪松;王曉;王輝;王秉中
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 李玉興

技術領域

本發明涉及天線技術，具體的說是涉及一種寬帶特征模的快速提取方法。

背景技術

天線設計在日常生活、科研和軍工等領域有著重要的意義，為了設計出性能優良的天線，首先要選用恰當的方法來分析天線的表面電流。天線分析方法主要有解析法和數值法。解析法包括分離變量法、正交函數展開法、鏡像法、格林函數法等，它們具有明確的物理圖景，能得出精確解，但只能求解比較簡單的問題。數值法包括差分法、時域有限差分法(FDTD)、矩量法(MOM)、有限元法(FEM)等，這類方法不但能解決復雜形狀求解域的電磁問題，而且計算速度快，適用范圍廣，能對工程問題給出足夠精確的解，但是卻不能從物理機理上對研究對象進行解釋，即知其然不知其所以然，因此不適合根據特定需求來進行天線設計。

所幸的是，R.J.Garbacz和R.F.Harrington等人在矩量法的基礎上提出了用特征模理論(characteristic?modes?theory,eigenmode?theory)來分析物體的散射、輻射性質。該理論兼顧了解析法和數值法的優點：既能給電磁問題以物理解釋，又能求解復雜邊界的電磁問題并給出高精度的解。對指導天線設計有重要意義。雖然特征模法脫胎于矩量法，但又不同于矩量法把全域基或者分域基作為展開函數，它以物體的自然諧振模式作為展開函數來處理待求問題。這樣處理的方便之處在于，物體的特征模直接反映了其自然諧振本性，該參數只與物體的幾何特性有關，和激勵源及工作頻率無關，這使得采用特征模法進行天線分析非常靈活，因此將其應用于天線分析設計有著獨特的優勢。

正如任何其它理論一樣，雖然特征模理論有其獨特優勢，但在某些方面也存在一些不足，如：應用于寬帶天線的分析時，提取特征模難度大。原因在于，經典特征模理論以矩量法為基礎，是一種頻域方法，因此需要對不同頻點處的特征模進行處理。寬帶天線需要處理的頻段很寬，和窄帶情況相比，分析過程中存在一些特點，包括：

1.每個頻率點有多個特征模，且為無序排列；

2.不同頻率處的特征模數量不一定相同；

3.頻帶過寬時，會出現高次模，其某些特征值的大小可能和較低頻率的某些特征值大小接近，但它們的特征電流分布不相同，也即它們并不是同一模式。

由于這些特點，在采用特征模理論分析天線時，尤其是寬帶天線，提取特征模的工作量很大，效率極低。而由于寬帶天線特征模的無序排列，目前并沒有高效的特征模自動提取方法來提取寬帶天線的特征模。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對現有技術存在的問題，提出一種寬帶特征模的快速提取方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種寬帶特征模的快速提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.計算天線的特征模參數并排序；具體方法為：分別計算矩陣的廣義特征值及特征向量各兩次，然后將廣義特征值按降序排列。假設某頻點處特征值排序為其中上標代表第n個頻點(n＝1,2,…j,…),下標代表在該頻點處特征值的序號，序號越大，特征值越小(i＝1,2,3,…)。例如最低頻率處特征值排序為λ11>λ21>···>λi1>λi+11>···;]]>

b.提取最低頻率f₁處主要特征模；具體方法為：選擇最低頻率處M+1個連續的主要特征模式，提取出主要特征值，假設第一個主要特征值是