[发明专利]一种电磁仿真中斜口面激励源的生成方法

说明书

本发明公开了一种电磁仿真中斜口面激励源的生成方法，先在全局坐标系下建立口面，再在依附于口面的局部坐标系下确定口面的电流密度分布，将口面在全局坐标系和局部坐标系下分别旋转，根据旋转角度计算旋转矩阵，通过旋转矩阵确定全局坐标系和局部坐标系下的点集关联，进而确定口面的电流密度在全局坐标系下的表达方式，最后利用网格对空间进行离散处理来构造斜面激励源，该方法生成的斜面激励源可以实现口面向任意方向出射，通过构造斜面激励源有效的解决了在电磁仿真领域中各种斜面出射的问题，免去了让用户自己构造斜面激励源的繁琐过程，是天线罩仿真，飞机、舰船或车辆的电磁兼容问题以及微波暗室仿真的强有力工具。

技术领域

本发明涉及电磁场仿真领域，具体涉及一种电磁仿真中斜口面激励源的生成方法。

背景技术

电磁场数值仿真计算是指采用数值计算方法在频域或时域求解Maxwell方程及其他衍生方程。随着计算机技术的飞速发展和电磁场计算方法的日趋成熟，电磁仿真具有越来越高的计算精度和运算速度，在产品研发过程中可代替部分实验，尤其是危险性实验，因此被广泛应用于手机通讯、电磁兼容、医疗诊断或导航等领域。在军事方面，电磁仿真在雷达，天线罩，电磁对抗等领域也得到非常广泛的应用。电磁仿真现在已成为设备电磁特性分析与设计的现代化必要手段，具有巨大的实用价值。

时域有限差分法（FDTD）是应用非常广泛的一种国际主流电磁算法。FDTD属于时域算法，可一次计算多个频点的宽频问题，自然结合非线性谐波分析，自然结合导电体和电介质分析。由于FDTD计算量随网格增加是呈线性关系，单机即可解决10倍波长的大体系计算，同时FDTD具有天然的高并行效率，结合超算可处理超过1000倍波长体系的电磁计算，是最适合进行电大体系仿真的电磁算法。

在实际电磁应用中，经常会遇到天线阵口面倾斜放置的情况。例如在天线罩机扫情况下，雷达口面通过旋转不同的角度来实现朝不同方位的扫描，这在仿真过程中就要求提供倾斜的激励源口面以实现任意角度方向的出射。对于舰船雷达的整体仿真，由于舰船上雷达数量较多，且每个雷达的空间扫描范围都不一样，不同雷达之间呈一定角度放置，在仿真中这就需要提供多个斜面激励源以不同的角度和位置倾斜放置。对于微波暗室仿真，需要仿真天线阵在不同放置情况下的辐射特性，也需要斜面激励源；在电磁兼容领域，同样存在各种倾斜的激励源形式。目前FDTD软件中倾斜激励源还比较少，国外部分软件仅提供外部导入的斜口面，使用起来非常不方便。因此，构造一种FDTD下的斜口面激励方式对于实现各种复杂的电磁仿真起着尤为关键的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电磁仿真中斜口面激励源的生成方法，能够通过构造斜面激励源有效的解决了在电磁仿真领域中各种斜面出射的问题，免去了让用户自己构造斜面激励源的繁琐过程，是天线罩仿真，飞机、舰船或车辆的电磁兼容问题以及微波暗室仿真的强有力工具，用以解决现有技术导致的缺陷。

为解决上述技术问题本发明提供以下的技术方案：一种电磁仿真中斜口面激励源的生成方法，其中，包括以下步骤：

步骤1：在电磁仿真软件中建立全局坐标系，在该全局坐标系的中心位置建立预设形状大小的口面；

步骤2：在所述全局坐标系中的所述口面上创建局部坐标系，在该局域坐标系中设置该口面的电流密度分布表达方式；

步骤3：选取所述全局坐标系中的任意一个坐标轴作为第一旋转轴，将所述口面绕第一旋转轴旋转，再选取所述局部坐标系中的任意一个坐标轴作为第二旋转轴，然后将该口面绕第二旋转轴旋转完成该口面旋转，最后记录在所述全局坐标系和所述局部坐标系中的旋转角度；

步骤4：计算所述口面在所述旋转角度下的关联所述全局坐标系和所述局部坐标系的旋转矩阵，并通过该旋转矩阵计算出该口面上任意点在所述全局坐标系下和所述局部坐标系下的坐标对应关系，再通过该旋转矩阵计算出步骤2中电流密度分布对应在所述全局坐标系下的电流密度分布的表达方式；