[发明专利]一种等离子体天线仿真方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，特别是涉及一种多物理场耦合的等离子体天线仿真方法及系统。

背景技术

等离子体广泛存在于宇宙空间内，是继固态、液态、气态之后的第四种物质存在形态，由大量带电粒子组成，但在宏观上呈现电中性。随着人们对于等离子体研究的深入，等离子体的使用价值也被越来越多的人关注。从上个世纪六十年代开始，一些发达国家就开始把等离子体用于军事领域，如等离子体隐身和等离子体涂层材料。

等离子体天线是等离子体的一种典型应用，利用等离子体代替普通金属传导和辐射电磁波。由于等离子体天线仅在工作时才表现出导电性，可以有效降低雷达散射截面，具有很好的隐身性能，在军事上有很高的应用价值，且通过控制等离子体天线的参数如激励功率，改变等离子体柱密度分布和有效长度等参数，天线的辐射方向图、增益、带宽、噪声等性能也会随之改变，因此等离子体天线具有良好的可控性能。鉴于上述优点，开展等离子体天线的仿真，尤其是通过仿真得到等离子体参数与天线性能的关系，有助于推动等离子体天线技术的实际应用。

由于等离子体材料的特殊性，在仿真时需要考虑如何设置材料才能使得仿真软件中的等离子体与实际中的等离子体的性质最为接近，从而得到精确地天线性能仿真结果。典型的仿真方法是将等离子体材料等价成色散材料，通过Drude色散方程，计算获得等离子体频率ω和等离子体碰撞频率v，并根据这两个值设置色散模型的参数进行仿真。但这种设置方法只对等离子体材料进行单一的参数设置，没有考虑到等离子体天线在工作时同时存在多个物理场的共同作用，例如粒子流动场、电磁场、能量场等。总的来说，目前的仿真方法还存在等离子体天线仿真结果不准确，误差较大的问题。

发明内容

本发明的目的是一种等离子体天线仿真方法及系统，以提高等离子体天线仿真结果的准确性，降低误差。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种等离子体天线仿真方法，包括：

获取等离子天线工作时涉及的物理场信息；

根据所述物理场信息，确定耦合方程；

根据所述耦合方程，确定所述等离子天线的性能参数；

建立等离子天线实体仿真模型；

根据所述性能参数和所述物理场信息，运行所述等离子天线实体仿真模型，得到仿真结果。

可选的，所述获取等离子天线工作时涉及的物理场信息，具体包括：

根据所述等离子天线的结构、工作方式以及工作频率，获取等离子天线工作时涉及的物理场信息。

可选的，所述建立等离子天线实体仿真模型，具体包括：

根据实际选择的等离子天线，使用COMSOL Multiphysics软件，以绘图方式，建立等离子天线实体模型；所述等离子天线实体模型为一维模型或者为二维轴对称模型或者为三维模型；

根据所述等离子天线的各个结构组成部分，确定所述等离子天线实体模型的中各个部分的材料属性和边界条件；

根据所述材料属性、所述边界条件以及所述等离子天线实体模型，建立等离子天线实体仿真模型。

可选的，所述根据所述性能参数和所述物理场信息，运行所述等离子天线实体仿真模型，得到仿真结果，具体包括：

对所述等离子天线实体仿真模型进行网格划分，得到划分后的等离子天线实体仿真模型；

在所述划分后的等离子天线实体仿真模型中输入所述性能参数和所述物理场信息，然后运行所述划分后的等离子天线实体仿真模型，得到仿真结果。

本发明还提供了一种等离子体天线仿真系统，所述系统包括：

物理场信息获取模块，用于获取等离子天线工作时涉及的物理场信息；

耦合方程确定模块，用于根据所述物理场信息，确定耦合方程；

性能参数确定模块，用于根据所述耦合方程，确定所述等离子天线的性能参数；

等离子天线实体仿真模型建立模块，用于建立等离子天线实体仿真模型；

仿真结果得到模块，用于根据所述性能参数和所述物理场信息，运行所述等离子天线实体仿真模型，得到仿真结果。

可选的，所述物理场信息获取模块，具体包括：

物理场信息获取单元，用于根据所述等离子天线的结构、工作方式以及工作频率，获取等离子天线工作时涉及的物理场信息。

可选的，所述等离子天线实体仿真模型建立模块，具体包括：