[发明专利]一种精确高效的天线罩电性能分析方法

说明书

本发明涉及一种精确高效的天线罩电性能分析方法，包含：S1、建立天线罩的几何物理三维模型，并进行网格剖分；S2、根据天线近场口径分布，计算入射到天线罩内壁的入射电磁场；S3、计算天线罩表面的反射系数和透射系数；S4、计算天线罩表面的初始电磁流；S5、采用迭代物理光学公式和GPU加速，反复迭代计算天线罩表面的电磁流，直至获得稳定的表面电磁流；S6、分析计算天线罩的电性能；S7、当电性能参数不满足设计要求时，通过调整天线罩介电常数、天线罩壁厚等参数，反复执行S1～S6进行优化。本发明通过修正的迭代物理光学求解天线罩罩体的辐射问题，能够兼顾数值方法的速度和高频方法的精度，为天线罩电性能设计节省大量的前期优化时间。

技术领域

本发明涉及天线罩电性能分析方法，具体是指一种天线罩电性能精确高效的仿真计算技术，属于天线罩仿真技术。

背景技术

天线罩是保护雷达天线系统的重要装置，其位于系统最前端。天线罩不仅需要满足系统气动外形的需求，同时还需要达到系统所提出的电性能的要求。天线罩的电性能分析属于电大尺寸问题，而且要求极高。现有的仿真计算方法无法同时满足精度和速度的要求。

南京航空航天大学在专利《一种衡量天线罩对天线整列侧向性能影响的方法》(公开号：CN105388449A)中阐述，利用物理光学法计算得到各天线在罩外远区产生的电场幅值和相位；对天线阵列中任意天线单元，计算此天线单元的插入相位移；然后计算天线阵列系统中任意两个天线的相位误差平均值；最后计算得出天线罩的相位不一致性。

西安电子科技大学在专利《一种天线罩的厚度设计方法》(公开号：CN106469850A)中阐述，将天线罩的厚度按照罩体的高度方向进行离散化；确定厚度值的取值范围，并对离散点的厚度赋初值；用传输线理论计算罩体的透射系数；建立优化设计模型。并进而在专利《一种飞行器天线罩的快速厚度设计方法》(公开号：CN106654566A)中阐述，添加了确定天线罩引起的增益损失和瞄准误差，判断所得天线罩设计方案的电性能指标和厚度分布是否满足预设要求。

上述三个专利主要都是通过物理光学的高频计算方法获取天线罩的电性能，物理光学法在计算速度上优势明显，但是精度上略有欠缺，难以满足高精度的需求。

目前现有的公开文献和期刊中，天线罩电性能分析方法主要涉及精确数值方法和高频渐进方法。其中，大连理工大学大学张运尚在硕士论文《天线-罩系统电性能数值分析与优化研究》中阐述，使用平面波谱-表面积分法作为数值分析的主要算法。Ugo d′Elia在PIER期刊上发表的论文《A Physical Optics Approach to the Analysis of LargeFrequency Selective Radomes》中阐述，采用物理光学法进行了天线罩电性能分析。但是，精确数值方法的计算速度，和高频渐进方法的计算精度都不能满足实际需求。

因此，目前亟需提出一种天线罩电性能的电磁计算方法，能够适用于天线罩电性能的快速计算与精度要求，为向成果实用转化节省大量的前期设计时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种精确高效的天线罩电性能分析方法，通过修正的迭代物理光学求解天线罩罩体的辐射问题，能够兼顾数值方法的速度和高频方法的精度，为天线罩电性能设计节省大量的前期优化时间。

为实现上述目的，本发明提供一种精确高效的天线罩电性能分析方法，包含以下步骤：

S1、根据设计要求，优化建立天线罩的几何物理三维模型，并对其进行网格剖分；

S2、根据天线近场口径分布，计算入射到天线罩内壁的入射电场和入射磁场；

S3、计算天线罩表面不同位置的反射系数和透射系数；

S4、根据入射电场、入射磁场、反射系数和透射系数，计算天线罩表面的初始电流和初始磁流，为后续迭代物理光学提供初始值；