[發明專利]一種用于計算天線之間隔離度的電大平臺建模方法

有效

• 申請號: 201710127448.3
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106951607B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 趙華鵬;李超峰;胡俊;陳志璋
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

該發明公開了一種用于計算天線之間隔離度的電大平臺建模方法，屬于天線領域。因為電大平臺的截斷是基于物理耦合機制，與原始模型相比，基于物理的截斷模型的優勢在于它的尺寸變小。與此同時，因為保留了天線之間的關鍵耦合路徑，且沒有引入不存在于原始模型的耦合路徑，所以使用基于物理的截斷模型可以準確地仿真天線之間的隔離度，以顯著降低問題的規模并保證仿真精度。最后用多層快速多極子方法(MLFMM)分析截斷模型以實現平臺上天線之間隔離度的快速仿真。

技術領域

本發明屬于天線領域，特別是用于計算電大平臺上天線間隔離度的建模方法。

背景技術

為了滿足各種無線需求，飛機、輪船、火車等電大平臺上安裝了大量的天線。天線的性能可能在兩個方面受平臺的影響。首先,平臺可能改變天線的輻射方向圖。其次，平臺可能提供天線之間的一個耦合路徑，從而導致它們之間的相互干擾。為了確保天線的正常工作，分析平臺天線的性能是很重要的。因此，人們提出了多種分析電大平臺上天線的方法，這些方法可以分為兩類。第一類方法用于計算平臺天線的輻射方向圖。為實現平臺天線輻射方向圖的高效計算，研究人員發展了各種覆蓋低頻和高頻方法的混合方法。此外，最近提出的等效模型方法利用自由空間天線的輻射方向圖計算平臺天線輻射方向圖，避免了對復雜天線的直接建模。第二類方法用于仿真天線之間的隔離度。矩量法與一致性幾何繞射理論的結合，減少了圓柱形平臺仿真的計算量，取得了良好的計算效率。同時，行為級仿真與等效推算的引入，簡化了平臺上天線隔離度的分析。此外，基于互易定理與等效模型法，可以使用天線的輻射方向圖計算其隔離度。

盡管取得了上述研究進展，電大平臺上天線之間隔離度的仿真仍然需要較長的計算時間，這不能滿足天線布局優化的需求。為了提高計算效率，快速積分方程方法中的多層快速多極子方法(MLFMM)通常用來加速計算。然而，如果考慮整個電大平臺，多層快速多極子方法仍然需要較長的CPU時間。因此，需要開發新的方法來進一步加速平臺上天線之間隔離度的仿真計算。

發明內容

本發明專利首先分析了天線之間的耦合機制并指出了關鍵耦合路徑。然后通過移除遠離關鍵耦合路徑的部分來截斷電大平臺，解決現有技術中計算效率低，時間長的問題。

常見的一種耦合途徑是兩個天線之間的直達波；以機載天線為例，如圖1所示的飛機背部天線與尾翼前方天線之間即可通過直達波耦合；在這種情況下，電磁波在自由空間傳播，隔離度的大小取決于兩個天線之間的距離。此外，當天線安裝在平臺上時，平臺作為天線反射器，創建另一個耦合途徑即反射波；如圖1所示的飛機側翼上方天線與尾翼前方天線，即存在反射波耦合；直達波耦合僅在兩個天線是直接可見時存在；然而,即使兩個天線不能直接看到對方，也可以通過反射波進行耦合。除了反射波，平臺還可能提供另一個耦合路徑，即平臺的表面繞射產生的表面爬行波；圖1中所示的飛機背部與腹部天線之間即可通過表面波產生耦合。表面爬行波是沿著平臺彎曲的表面傳播的波；在傳播路徑的每一點，一部分表面爬行波沿表面傳播，剩下的部分輻射到自由空間；因此，表面爬行波通常比直達波和反射波弱。除了反射波和表面波，平臺還可能提供另一個耦合路徑，即邊緣繞射波；如圖1中所示，當兩個天線安裝在飛機側翼的兩面，它們可能通過飛機機翼的邊緣繞射波產生相互耦合。

因此本發明的技術方案為：一種用于計算天線之間隔離度的電大平臺建模方法，該方法包括：

步驟1：判斷天線之間直達波的傳播路徑，選出電大平臺上遮擋天線間直達波傳播的表面結構；

步驟2：判斷天線之間反射波的傳播路徑，選出電大平臺上造成該反射波的表面結構；

步驟3：判斷天線之間表面爬行波的傳播路徑，選出該爬行波路徑上的所有電大平臺表面結構；

步驟4：判斷天線之間邊緣繞射波的傳播路徑，選出該繞射波路徑上的所有電大平臺表面結構；

步驟5：結合步驟1-4選出的電大平臺表面結構構建出該電大平臺的部分表面結構，稱為截斷模型，判斷各天線位于該截斷模型的位置；