[发明专利]一种共形承载天线远场功率方向图的区间分析方法

摘要

本发明涉及一种共形承载天线远场功率方向图的区间分析方法；其特征是：至少包括如下步骤：第一步，确定复合材料天线罩材料厚度的误差区间；第二步，引入变量：X＝cos(Vd),Y＝sin(Vd)，计算变量X和Y的上下边界分别为；第三步，计算传输复数矩阵的区间上下边界；第四步，计算系数的区间上下边界；第六步，计算单个单元的系数F_i(θ,φ)＝T_MiE_i(θ,φ)的区间上下边界；第七步，计算全部单元系数的区间上下边界；第八步，计算功率方向图区间上下边界。本发明将区间分析应用于天线罩远场方向图的分析中，可在给定材料厚度误差区间的基础上，通过一次分析，即可得到对应的远场方向图区间，大大节省了分析时间和计算资源。

主权项

1.一种共形承载天线远场功率方向图的区间分析方法，其特征是：至少包括如下步骤：1)确定防护结构中复合材料厚度的误差区间；实际厚度所处的区间为d∈[d^inf；d^sup]，角标inf和sup分别表示区间的上下边界，d为材料实际厚度，d₀为理想设计厚度；2)确定防护结构中复合材料参数的误差区间：实际相对介电常数的所在区间为ε′∈[ε′^inf；ε′^sup],磁损耗角的区间为tanδ∈[(tanδ)^inf；(tanδ)^sup],此时参数ε＝ε′(1‑jtanδ)的区间为:因为该参数为复数量，其实部和虚部的区间分别给出，用上角标Re和Im分别表示；3)确定变量[Vd]区间的上下边界；4)引入变量：X＝cos(Vd),Y＝sin(Vd)，计算变量X和Y区间的上下边界分别为：5)计算传输复数矩阵区间的上下边界：其中A^inf/sup＝C^inf/sup＝X^inf/sup(B^Re)^inf＝min{(jZ₁)^Re·(Y^Re)^inf,(jZ₁)^Re·(Y^Re)^sup}‑max{(jZ₁)^Im·(Y^Im)^inf,(jZ₁)^Im·(Y^Im)^sup}(B^Re)^sup＝max{(jZ₁)^Re·(Y^Re)^inf,(jZ₁)^Re·(Y^Re)^sup}‑min{(jZ₁)^Im·(Y^Im)^inf,(jZ₁)^Im·(Y^Im)^sup}(B^Im)^inf＝min{(jZ₁)^Re·(Y^Im)^inf,(jZ₁)^Re·(Y^Im)^sup}+min{(jZ₁)^Im·(Y^Re)^inf,(jZ₁)^Im·(Y^Re)^sup}(B^Im)^sup＝max{(jZ₁)^Re·(Y^Im)^inf,(jZ₁)^Re·(Y^Im)^sup}+max{(jZ₁)^Im·(Y^Re)^inf,(jZ₁)^Im·(Y^Re)^sup}(C^Re)^inf＝min{(j/Z₁)^Re·(Y^Re)^inf,(j/Z₁)^Re·(Y^Re)^sup}‑max{(j/Z₁)^Im·(Y^Im)^inf,(j/Z₁)^Im·(Y^Im)^sup}(C^Re)^sup＝max{(j/Z₁)^Re·(Y^Re)^inf,(j/Z₁)^Re·(Y^Re)^sup}‑min{(j/Z₁)^Im·(Y^Im)^inf,(j/Z₁)^Im·(Y^Im)^sup}(C^Im)^inf＝min{(j/Z₁)^Re·(Y^Im)^inf,(j/Z₁)^Re·(Y^Im)^sup}+min{(j/Z₁)^Im·(Y^Re)^inf,(j/Z₁)^Im·(Y^Re)^sup}(C^Im)^sup＝max{(j/Z₁)^Re·(Y^Im)^inf,(j/Z₁)^Re·(Y^Im)^sup}+max{(j/Z₁)^Im·(Y^Re)^inf,(j/Z₁)^Im·(Y^Re)^sup}；6)引入变量T₁＝A+B/Z_∞+CZ_∞+D，并计算其区间的上下边界，(T₁^Re)^inf＝(A^Re)^inf+(B^Re)^inf/Z_∞+(C^Re)^inf·Z_∞+(D^Re)^inf(T₁^Re)^sup＝(A^Re)^sup+(B^Re)^sup/Z_∞+(C^Re)^sup·Z_∞+(D^Re)^sup(T₁^Im)^inf＝(A^Im)^inf+(B^Im)^inf/Z_∞+(C^Im)^inf·Z_∞+(D^Im)^inf(T₁^Im)^sup＝(A^Im)^sup+(B^Im)^sup/Z_∞+(C^Im)^sup·Z_∞+(D^Im)^sup其中，7)计算变量T₁²区间的上下边界；(T₁^2Re)^sup＝max{((T₁^Re)^inf)²,((T₁^Re)^sup)²}(T₁^2Im)^sup＝max{((T₁^Im)^inf)²,((T₁^Im)^sup)²}8)计算透射系数T区间的上下边界：9)计算天线表面单个单元的远场场值x分量F_xi的区间上下边界，10)计算天线表面全部单元场值x分量F_x的区间上下边界：n是天线表面离散单元的数量；11)计算功率方向图区间上下边界P_x(θ,φ′)＝|F_x(θ,φ′)|²＝|F_x^Re|²+|F_x^Im|²，其上边界为：当时，下边界为当时，下边界为当且时，下边界为P_x^inf(θ,φ)＝0其余情况下，其下边界为：所述的步骤3)确定变量[Vd]区间的上下边界包括：当存在厚度误差区间时，其边界为：(Vd^Re)^inf＝min((V^Re)d^inf,(V^Re)d^sup)(Vd^Re)^sup＝max((V^Re)d^inf,(V^Re)d^sup)(Vd^Im)^inf＝min((V^Im)d^inf,(V^Im)d^sup)(Vd^Im)^sup＝max((V^Im)d^inf,(V^Im)d^sup)当存在材料参数误差区间时，其边界为：其中，ε＝ε′(1‑jtanδ)，γ为罩体表面入射角，λ为波长，下角标H和V分别表示电磁波的水平和垂直极化分量；所述的步骤9)计算天线表面单个单元的远场场值x分量F_xi的区间上下边界通过如下算法完成，其中，E_b和E_t为天线罩内表面电场和磁场在切平面上的分量，天线罩内表面的电场Eⁱⁿ和磁场Hⁱⁿ为已知量，由天线基本尺寸参数可计算得到，其分量形式：n_b和t_b分别标示天线罩外表面切平面上两个互相垂直的分量，下标i表示天线表面离散后的第i个单元，ρ,φ,θ是球坐标下的半径、方位角和俯仰角。