[发明专利]基于区域分解法的天线优化设计方法

摘要

本发明公开了一种基于区域分解法的天线优化设计方法，包括以下步骤：建立天线和载体的几何模型，将几何模型划分成若干个闭合子区域；利用粒子群优化算法初始化各粒子的速度信息和位置信息；将粒子的位置信息传输到待优化子区域的几何模型中，利用非共型的积分方程区域分解法对天线和载体的几何模型进行电磁分析；将电磁分析结果带入适应度函数得到适应度值；根据适应度值更新个体极值和群体极值；根据适应度值、个体极值和群体极值更新粒子的速度信息和位置信息；重复上述步骤，直到粒子的速度信息和位置信息的更新迭代次数达到设定值。本发明结合了快速高效的电磁场数值计算方法的优化方法，能够对复杂目标进行快速的电磁分析和灵活的优化设计。

主权项

1.基于区域分解法的天线优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.建立天线和载体的几何模型，并将该几何模型划分成若干个闭合子区域，且每个子区域独立剖分；S2.利用粒子群优化算法初始化各粒子的速度信息和位置信息，所述粒子为待优化子区域的坐标信息；S3.将粒子的位置信息传输到待优化子区域的几何模型中，利用非共型的积分方程区域分解法对天线和载体的几何模型进行电磁分析；S4.将电磁分析结果带入适应度函数，得到适应度值；S5.根据适应度值更新个体极值和群体极值；S6.根据适应度值、个体极值和群体极值更新粒子的速度信息和位置信息；S7.重复步骤S3～S6，直到粒子的速度信息和位置信息的更新迭代次数达到设定值；其中所述步骤S3包括以下子步骤：S31.将粒子的位置信息传输到待优化子区域的几何模型中，改变该待优化子区域的几何信息；S32.计算待优化子区域的积分方程；S33.利用积分方程和边界条件计算各子区域的散射场；S34.通过迭代计算各子区域之间的耦合，更新各子区域的表面电流；S35.重复步骤S33～S34，直到迭代达到门限值，得到天线和载体的几何模型的电磁分析结果；其中步骤S33包括以下子步骤：S331.根据待优化子区域的积分方程和边界条件计算各子区域的表面电流；S332.根据该子区域的表面电流计算该子区域产生的散射场；其中步骤S34中，当电磁场的场点位于相邻子区域的接触面上时，根据区域分解法的传输条件得到该接触面上的电流关系，根据该接触面上的电流关系进行区域间迭代；定义子区域i的入射电场为子区域i的入射磁场为将几何模型分割为若干子区域后，任一子区域的入射场包括分割前该子区域的入射场和分割后其它子区域的散射场；子区域Ω₁的入射场可用公式(3)表示：其中和分别表示子区域Ω₁的原入射电场和入射磁场，而和代表子区域Ω₂的散射电场和散射磁场；从公式(3)可以看出，子区域Ω₂的散射波作为子区域Ω₁的二次激励场作用在子区域Ω₁上；同理，区域Ω₂的二次激励场(4)也可以用类似的方式表示：由此，我们可以分别得到两个子区域的表面电场积分方程EFIE和磁场积分方程MFIE，其为公式(5)所示：其中ei代表Ωi的切向电场，其定义为公式(6)：在Ω1区域上，不同表面的二次激励场可分别表示为公式(7)：当场点r在新增接触面上时，该场点也存在于它相邻区域的接触面上，并且该场点在两个接触面上拥有一样的散射电磁场的切向分量，其为公式(8)所示：将公式(8)和公式(9)代入公式(7)可以得到Ω1的二次激励场，其为公式(10)：将公式(10)代入公式(5)，得到子区域Ω1的积分方程公式，其为公式(11)所示：同理，可得到子区域Ω2的二次激励，其为公式(12)所示，以及子区域Ω2的积分方程公式，其为公式(13)所示：根据各子区域间的散射场和子区域入射场之间的关系，可以得到子区域的不同表面上的边界条件，其为公式(11)中与部分所示；并且计算待优化子区域的积分方程时，该待优化子区域的激励源包括天线和载体的几何模型的入射场以及其他子区域的散射场。