[发明专利]一种用于混响室内搅拌器的快速优化仿真设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁兼容性测试领域，具体涉及一种用于混响室内搅拌器的快速优化仿真设计方法。

背景技术

随着军用产品、汽车、航空工业产品的辐射抗扰度对场强强度、以及测试均匀性和入射辐射场具有方向、极化随机等要求，混响室相比于传统的测试场地(如开阔场地、半电波暗室、全电波暗室等)，具有测试频带宽、重复性好、测试时间短以及在测试过程中采用较小的功率就能产生很高的场强等特点，许多相关学者开始对混响室及其设计进行了深入研究。此外包括CISPR、美国军用标准以及我国的国家标准等在内的标准化机构也已逐渐将混响室测试内容纳入标准中，并不断修正和完善。

混响室内部电场均匀特性是衡量混响室性能的重要指标。混响室腔体结构与尺寸确定以后，搅拌器的材料、形状、大小、个数都是影响混响室内部电场均匀性的重要因素。因此搅拌器的优化设计就成为进一步改善混响室场均匀性的重要手段。目前国内外学者已经在搅拌器的外形、叶片夹角、场均匀性区域的选择等方面展开了大量的研究，但这些研究大部分是对给定的几种搅拌器方案进行比较选择，得出了各自因素对混响室场均匀性独立影响的结论。

但在搅拌器优化设计方面，仍然需要对搅拌器和混响室的联立模型进行仿真。由于混响室一般均为超电大尺寸，且为高谐振结构，目前仿真分析混响室内的电场分布过程中计算量巨大、耗费时间漫长，且对计算机硬件配置要求高等难点，特别在某些高频段，有时用计算平台实现仿真分析几乎是不可能的，因此更加无法实现搅拌器快速优化设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于混响室内搅拌器的快速优化仿真设计方法，首先设计该搅拌器的外形结构，并确定要求优化设计的搅拌器参数；其次选取多个等效入射源，确定每个所述等效入射源的随机入射方向和极化角；采用混响室测试标准中的混响室均匀性统计方法，对搅拌器的所有观察点的电场矢量平均结果进行统计分析；根据不同的优化设计的搅拌器参数，选择搅拌器的最佳优化设计的搅拌器参数组形成的设计模型。本发明能够提高搅拌器的优化设计效率，避免搅拌器传统设计方法中存在的设计难点和设计局限性；并且本发明公开的快速优化仿真设计方法设计效率提高的量级与其应用到的混响室具体尺寸相关，混响室尺寸越大，设计效率越高。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于混响室内搅拌器的快速优化仿真设计方法，该仿真设计方法包含：

S1，根据搅拌器的设计要求参数，设计该搅拌器的外形结构，并确定要求优化设计的搅拌器参数；

S2，选取多个等效入射源，在确保所有等效入射源能够模拟混响室内部随机电磁环境的前提下，确定每个所述等效入射源的随机入射方向和极化角；

S3，针对每个所述等效入射源进行仿真计算，获取以所述搅拌器为中心的球面上各个观察点的电场矢量分布计算结果；

S4，对所有所述等效入射源的电场矢量分布计算结果进行矢量平均计算，采用混响室测试标准中的混响室均匀性统计方法，对所述搅拌器的所有观察点的电场矢量平均结果进行统计分析；

S5，修改所述步骤S1中的所述要求优化设计的搅拌器参数，并重复执行所述步骤S3-S4，获取在多组不同优化设计的搅拌器参数下，对应的多组搅拌器参数的所有观察点的电场矢量平均结果的累加标准偏差；

S6，以电场矢量累加标准偏差越小、所述搅拌器的搅拌性能越好为评判原则，筛选获得所述搅拌器的最佳优化设计的搅拌器参数组形成的设计模型。

优选地，所述步骤S1包含：

所述搅拌器的设计要求参数包含：搅拌器的旋转空间参数、搅拌器的回转直径、搅拌器的最大尺寸及搅拌器的表面材料；

根据上述搅拌器的设计要求参数设计该搅拌器的外形结构，并确定要求优化设计的搅拌器参数为：所述搅拌器的桨叶长度、桨叶宽度及相邻桨叶之间的夹角。

优选地，所述步骤S2包含：

S2.1，设定第m个所述等效入射源的随机入射方向角为θ_m、第m个所述等效入射源的随机极化角为η_m；其中，每个所述等效入射源的随机入射方向角、极化角均要求满足均匀分布统计特性的要求；

S2.2，要求第m个所述等效入射源的随机入射方向角θ_m的随机取值应在[0°，180°]之间；要求第m个所述等效入射源的随机入射方向角的随机取值应在[0°，360°]之间；

S2.3，要求第m个所述等效入射源的随机极化角η_x的随机取值应在[0°，360°]之间。

优选地，所述步骤S2.2包含：