[发明专利]一种基于双线传输线模型的频率选择表面近似解析方法有效

专利信息
申请号: 201810472659.5 申请日: 2018-05-17
公开(公告)号: CN108664746B 公开(公告)日: 2022-05-20
发明(设计)人: 陈彬;罗康;易韵;周骁骊;段艳涛 申请(专利权)人: 中国人民解放军陆军工程大学
主分类号: G06F30/367 分类号: G06F30/367;G06F111/10
代理公司: 南京天翼专利代理有限责任公司 32112 代理人: 于忠洲
地址: 210014 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 双线 传输线 模型 频率 选择 表面 近似 解析 方法
【权利要求书】:

1.一种基于双线传输线模型的频率选择表面近似解析方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,根据等效传输线法建立FSS单元不分段时的等效电路,并计算等效电路中各个等效传输线分布参数;

步骤2,根据传输线模型计算双线等效传输线电流分布I(z),并通过对偶原理获得FSS单元归一化接收磁流分布M(z);

在步骤2中,通过对偶原理获得FSS单元归一化接收磁流分布M(z)时:

将FSS单元的每段等效为:天线在切向电场分量照射下,与单位长度电感L、单位长度辐射电阻R串联,与单位长度电容C并联,且特性阻抗为Zc、传播常数为rc的等效有耗传输线;

随着位置z的变化规律为任意的,z处的电流为I(z)、电压为V(z),电流I(z)的形式为:

电压V(z)的形式为:

两式中,分别是电压和电流的解中与天线上入射场相关的项,A、B为电流分布系数,由电位连续性方程和kirchhoff电流定理可求得该系数;

步骤3,计算型函数;

步骤4,计算自导纳、互导纳以及传递函数;

步骤5,计算FSS传输系数。

2.根据权利要求1所述的基于双线传输线模型的频率选择表面近似解析方法,其特征在于,在步骤1中,等效传输线分布参数包括:双线等效无耗传输线的特性阻抗Z0、无耗传输线传播常数r0、单位长度电感L、单位长度电容C、单位长度辐射电阻R、等效有耗传输线的特性阻抗Zc以及传播常数rc;其中:

双线等效无耗传输线的特性阻抗Z0的计算公式为:

式中,ρ、l分别为传输线半径、长度,εr为等效介电常数;

无耗传输线传播常数r0的计算公式为:

式中,β0、ε0和μ0分别为自由空间传播常数、电导率和磁导率,ω为入射场的角频率,因此有:

单位长度辐射电阻R的计算公式为:

式中,βr为等效传播常数;

等效有耗传输线的特性阻抗Zc的计算公式为:

传播常数rc为:

3.根据权利要求1所述的基于双线传输线模型的频率选择表面近似解析方法,其特征在于,在步骤3前对步骤1和步骤2进行迭代运算优化FSS单元归一化接收磁流分布精度,具体迭代步骤为:由步骤2计算得电流I(z)后,将其带入步骤1单位长度辐射电阻的公式重新计算R,然后再由步骤2重新计算电流分布I(z),最后由对偶原理直接获得磁流分布M(z)。

4.根据权利要求1所述的基于双线传输线模型的频率选择表面近似解析方法,其特征在于,还包括步骤6,根据等效传输线长度修正模型对FSS单元各段长度进行修正,再重复步骤1~5,优化FSS传输系数的精度。

5.根据权利要求4所述的基于双线传输线模型的频率选择表面近似解析方法,其特征在于,在步骤6中,等效传输线长度修正模型为:

式中,π为圆周率,f为入射波频率,l为FSS单元实际尺寸,l′为修正后的长度,c为光速,ρ为单元等效半径,c1为修正系数且由数值试验方法获得。

6.根据权利要求1所述的基于双线传输线模型的频率选择表面近似解析方法,其特征在于,在步骤3中计算型函数时,根据矩量法中的Galerkin法,将接收磁流替代原Munk网络方程中作为检验函数的发射磁流,计算获得的接收型函数和发射型函数分别为:

式中,和分别是接收和发射模式函数,⊥表示H平面扫描,||表示E平面扫描,定义为与入射平面垂直,定义为垂直于和单元法向,是单元各段的参考方向,m(l)是参考单元归一化接收磁流分布,jβ为传播常数,为平面波谱方向,l为单元上任意一点的位置。

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