[发明专利]基于远区电磁场分布的共形承载天线的罩体缺陷检测方法

摘要

本发明涉及一种基于远区电磁场分布的共形承载天线的罩体缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤（1）建立无罩共形承载天线的分析模型；（2）对天线阵面表面的近场分布进行仿真；（3）测量带罩共形承载天线的远场；（4）对带罩共形承载天线的罩体进行网格划分；（5）根据步骤（2）仿真所得天线阵面表面的近场以及步骤（3）所测带罩天线的远场，反求出天线罩罩体各处的透射系数；（6）根据步骤（5）罩体各处的透射系数，反求出天线罩罩体各网格处的材料厚度，获取材料缺陷的形状和位置。本发明由于根据无罩天线的近场和带罩天线的远场来确定共形承载天线的罩体的材料缺陷，因而与现有技术相比，实现对封装后罩体的材料缺陷进行检测。

主权项

一种基于远区电磁场分布的共形承载天线的罩体缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立无罩共形承载天线的分析模型；在天线阵面表面建立一个坐标系O‑xyz，其x、y、z方向的分量分别用i、j、k表示；(2)对天线阵面表面的近场分布进行仿真；(3)测量带罩共形承载天线的远场；(4)对带罩共形承载天线的罩体进行网格划分；(5)根据步骤(2)仿真所得天线阵面表面的近场以及步骤(3)所测带罩天线的远场，反求出天线罩罩体各处的透射系数；(6)根据步骤(5)罩体各处的透射系数，反求出天线罩罩体各网格处的材料厚度，获取材料缺陷的形状和位置；所述步骤(5)所述的根据仿真所得天线阵面表面的近场以及所测带罩天线的远场，反求出天线罩罩体各处的透射系数，按如下步骤进行：(5a)使用表面积分法分析带罩天线系统的电性能，根据该方法中的远场计算公式，建立从天线远场到天线罩透射系数的反演模型：(5a1)根据天线罩内表面上的电场Ein和磁场Hin，求得电磁波的入射线方向为：其中Hin*为Hin的共轭；(5a2)将天线罩内表面上各处的法线方向记为nr，则天线罩切平面上两个互相垂直的分量为：nb＝pa×nr＝inbx+jnby+knbz，tb＝nb×nr＝itbx+jtby+ktbz其中，nb和tb分别为垂直和平行于入射平面的分量，入射平面是由电磁波的入射线和天线罩内表面的法线构成的平面，nbx、nby、nbz分别为nb在x、y、z方向的分量，tbx、tby、tbz分别为tb在x、y、z方向的分量；(5a3)由上述Ein、nb和tb，得到天线罩内表面上电场在天线罩切平面上的分量Eb和Et：Eb=Einnb=Exinnbx+Eyinnby+Ezinnbz,]]>Et=Eintb=Exintbx+Eyintby+Ezintbz,]]>其中，Eb为天线罩内表面上电场在垂直于入射面方向的分量，Et为天线罩内表面上电场在平行于入射面方向的分量；(5a4)由上述Hin、nb和tb，得到天线罩内表面上磁场在天线罩切平面上的分量Hb和Ht：Hb=Hinnb=Hxinnbx+Hyinnby+Hzinnbz,]]>Ht=Hintb=Hxintbx+Hyintby+Hzintbz,]]>其中，Hb为天线罩内表面上磁场在垂直于入射面方向的分量，Ht为天线罩内表面上磁场在平行于入射面方向的分量；(5a5)以极化方向为x方向的天线为例，根据步骤(5a3)、(5a4)中所得天线罩内表面上电场在切平面上的分量Eb、Et和磁场在切平面上的分量Hb、Ht，得到带罩天线的远场为：其中，TH和TV分别是天线罩上各点处的水平极化分量和垂直极化分量的透射系数，二者统称为天线罩的透射系数，Sr为天线罩积分单元的面积，以上这些变量均为中间变量；(5a6)假设天线罩划分的单元数目为n、远场的测量点数为m，则带罩天线的远场计算公式变为：上式本质上是矩阵与向量相乘的形式，令bij＝B′xijΔSri，cij＝C′xijΔSri得到从远场到天线罩透射系数的反演模型：(5b)使用最小二乘法求解(5a6)中的反演模型，即可得到天线罩上各点处的透射系数；所述步骤(6)中根据罩体各处的透射系数，反求出天线罩罩体各网格处的材料厚度，按如下步骤进行：(6a)多层天线罩的层数计为n，其中第i层存在缺陷需要进行检测；(6b)根据除第i层以外天线罩其它各层材料的厚度、介电常数和损耗角正切，计算各层罩体的转移矩阵其中m＝1,...,i‑1,i+1,...,n，Am＝ch(jVdm)，Dm＝ch(jVdm)，ε′r＝εrm(1‑j tanδm)， 这些参数均为中间变量；dm为第m层材料的厚度，εrm为第m层材料的介电常数，tanδm为第m层材料的损耗角正切，θM为入射角，其大小由天线罩的外形决定，λ是天线的波长，根据天线工作频率f和光速c，通过公式计算得到，(6c)第1至第i‑1层罩体的总的转移矩阵的计算公式为：(6d)第i+1至第n层罩体的总的转移矩阵的计算公式为：(6e)计算天线罩各网格在第i层的材料厚度：其中，这些参数均为中间变量；TV为步骤(5)中求出的天线罩的透射系数。