[发明专利]基于菲涅尔系数的介质板内天线辐射特性估计方法

说明书

本发明公开一种基于菲涅尔系数的介质板内天线辐射特性估计方法，其步骤包括：(1)对介质板内天线模型进行网格剖分；(2)计算介质板内天线模型的镜像位置；(3)计算介质板内天线模型表面电流产生的电场；(4)计算镜像电流；(5)计算菲涅尔系数；(6)计算镜像电流产生的电场；(7)建立介质板内天线模型的表面电场积分方程；(8)用矩量法解表面电场积分方程；(9)估计介质板内天线的电磁辐射特性。本发明利用菲涅尔系数来描述介质板对其内部天线的影响，实现了对介质板内天线辐射特性估计，可为后续天线设计提供指导，加快设计进程。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及天线技术领域中的一种基于菲涅尔系数的介质板内天线辐射特性估计方法。本发明可以分析介质板内天线的辐射特性，加快天线设计进程。

背景技术

在天线技术领域中，为了保证天线的性能不受外界环境的干扰，通常用天线罩、介质填充等方式来保护天线。天线嵌在介质板内亦是一种常见的方式，如汽车玻璃内的天线。但是这些保护天线的装置也引入了新的问题：外加的装置会对天线的辐射特性产生影响。用矩量法可以分析介质板对天线的辐射特性的影响。

Faik G.Bogdano等人在其发表的论文“Validation of Hybrid MoM Scheme forComposite Geometries with Layered Structures”(International Seminar/Workshopon Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory(DIPED)，会议论文2016[D])中提出一种基于准静电场分析修正格林函数的电磁估计方法。该方法的实现步骤如下：(1)将天线的表面电流以介质板上下表面为对称面做镜像，并通过准静电场分析计算镜像电流的电流系数。(2)以天线和镜像的电流修正格林函数来构建矩量法的矩阵方程。(3)求解方程后得到天线表面电流，再分析天线的辐射特性。该方法实现了介质板内的天线辐射特性的分析。但是，该方法仍然存在的不足之处是：由于在计算镜像天线的电流系数时，采用的是准静电场分析，用静电场的镜像系数来修正镜像天线的表面电流系数。然而，当介质板的介电常数和介质板外的介电常数相差较小，甚至介质板的介电常数小于介质板外的介电常数时，准静电场分析的精度会下降，进而影响天线辐射特性的分析精度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于菲涅尔系数的介质板内天线辐射特性估计方法，解决了介质板的介电常数和介质板外的介电常数相差较小，甚至介质板的介电常数小于介质板外的介电常数时，用准静电场分析估计介质板内天线电磁场辐射特性不准的问题。

本发明实现上述目的的思路是，利用菲涅尔系数计算介质板内天线在介质板中产生的电场，构建介质板内天线的表面电场积分方程，由方程得到介质板内天线的表面电流，利用介质板内天线的表面电流来估计介质板内天线的辐射特性。

本发明的具体步骤如下：

(1)对介质板内天线模型进行网格剖分：

在[λ/12,λ/8]波长的范围内，将介质板内天线模型剖分成多个三角形网格，根据积分精度的需要设置采样点个数，利用高斯数值积分公式，计算每个三角形网格对应的每个三角形网格高斯采样点位置；

(2)计算介质板内天线模型的镜像位置：

(2a)利用1次镜像公式，计算介质板内天线模型上每个三角形网格中每个高斯采样点的第1次镜像；

(2b)利用2次镜像公式，计算介质板内天线模型上每个三角形网格中每个高斯采样点的第2次镜像；

(2c)利用m次镜像公式，计算介质板内天线模型上每个三角形网格中每个高斯采样点的第m次镜像，m表示大于2且小于20的正整数；

(3)利用求场公式，计算介质板内天线模型上每个三角形网格中每个高斯采样点电流产生的电场：