[发明专利]基于二项式展开的多层圆柱面宽带单站散射赋形优化方法

说明书

本发明公开了一种基于二项式展开的多层圆柱面宽带单站散射赋形优化方法，对于长度为L，底面半径为R的圆柱金属结构，入射波沿着其底面径向方向入射时，将该单一的圆柱金属结构优化设计为多层圆柱，首先计算n阶圆柱结构单站散射结果表达式，将其整理后进行二项式展开，可得到n阶圆柱结构中第m层圆柱结构的底面半径和第m层圆柱结构的长度。本发明可仅利用外形的多层设计改变来实现多层结构贡献的散射波反相叠加，从而达到宽带单站散射的优化设计效果。

技术领域

本发明属于电磁兼容技术领域，尤其涉及一种基于二项式展开的多层圆柱面宽带单站散射赋形优化方法。

背景技术

在较多应用场景下，单极子天线等圆柱形结构也需要考虑其单站散射优化设计。目前，虽然有吸波材料等措施可以有效抑制散射，但是会带来维护和成本的较大负担。因此，如何在不考虑吸波材料的情况下，仅仅利用外形改变——赋形来实现优化设计就变得非常有挑战，而进一步考虑实用中较为需求的宽带效果，则难度更大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于二项式展开的多层圆柱面宽带单站散射赋形优化方法，可仅利用外形的多层设计改变来实现多层结构贡献的散射波反相叠加，从而达到宽带单站散射的优化设计效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于二项式展开的多层圆柱面宽带单站散射赋形优化方法，对于长度为L，底面半径为R的圆柱金属结构，入射波沿着其底面径向方向入射时，将该单一的圆柱金属结构优化设计为多层圆柱，使其单站散射结果在设定的宽频段(X波段：8-12GHz)实现20dB以上宽带(4GHz以上)缩减效果。该方法包括以下步骤，步骤一，计算n阶(n+1层)圆柱结构单站散射结果表达式，

λ为入射电磁波波长，σ₁，σ₂分别为n+1层圆柱金属结构的第一层与第n+1层单独贡献的单站散射结果，k＝2π/λ，且满足a₁＝R，e和π为常用常数，其中系数a₁与a₂满足a₂-a₁＝pλ/4，p＝1，3，5…，实现设定频率下的反相叠加效应。此处的设定频率是由k决定的，而k的取值由使用者根据需求来确认；例如，希望在10GHz这个设定频率反相，那么此处的k就是＝2π/0.03。如果要对应频率范围，那么设定频率一般是认定为该频率范围的中心频点；例如，希望对应频率范围是8-12GHz，其中心频率为10GHz，那么10GHz此时即为中心频率。当n＝0时，即表示单一圆柱，不存在分层；

步骤二，对步骤一中表达式整理后进行二项式展开，可得到n阶(n+1层)圆柱结构中第m层圆柱结构的底面半径和第m层圆柱结构的长度。

按上述技术方案，所述步骤二中，n阶(n+1层)圆柱结构中第m层圆柱结构的底面半径具体为，

R_m＝(n-m+1)a₁+(m-1)a₂，n为层数，

n阶(n+1层)圆柱结构中第m层圆柱结构的长度为，

A＝a₁^1/2b₁，B＝a₂^1/2b₂，l_m中括号代表二项式展开系数。具体表达式可见二项式定理，在二项式定理中，通常二项式系数表达式如下：

或

按上述技术方案，所述步骤三中，R_m+1-R_m＝λ/4，λ为入射电磁波波长。表示所关注的频带中心频点所对应波长。例如X波段中心频点为10GHz，波长为0.03m。