[发明专利]基于高阶矩量法的形变共形阵列天线建模方法

摘要

本发明提出一种基于高阶矩量法的形变共形阵列天线建模方法，旨在解决现有技术中所建形变共形阵列天线计算模型准确性较差的技术问题。实现步骤为：获取待构建形变共形阵列天线计算模型的形变曲线函数Z(x)；建立基于高阶矩量法的未形变共形阵列天线计算模型；获取未形变共形阵列天线计算模型中N个顶点在Z(x)上投影点的坐标；构建形变共形阵列天线计算模型。本发明通过连接未形变共形阵列天线计算模型中各顶点在Z(x)上投影点，构建各网格之间连接紧密的形变共形阵列天线计算模型，且高阶矩量法自适应四边形剖分网格中每个网格边长较小，所连接的各投影点的直线距离可等同于它们在Z(x)上的曲线长度，使得计算模型过渡光滑，有效地提高了计算模型的准确性。

主权项

1.一种基于高阶矩量法的形变共形阵列天线建模方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取待构建形变共形阵列天线计算模型的形变曲线函数Z(x)：(1.1)提取模型库中平铺尺寸长度为l、宽度为w、高度为h的未形变共形阵列天线，并将l、w和h分别沿空间三维直角坐标系的x轴、y轴和z轴方向摆放，选取该未形变共形阵列天线上表面或下表面上x分量不同的U个点，并将第u个点的坐标表示为(x_u″,y_u″,z_u″)，其中u＝1,2,…,U，U＞100，l＞w＞h；(1.2)计算选取的每个点中z分量的位移量，并将U个点中所有z分量的位移量构成的曲线的函数作为待构建形变共形阵列天线计算模型的形变曲线函数Z(x)，其中，第u个点中z分量的位移量Z_u(x_u″)的计算公式为：(2)建立基于高阶矩量法的未形变共形阵列天线计算模型：(2.1)设置高阶矩量法自适应四边形剖分网格中最大四边形剖分网格的边长为a，a∈[a_min,a_max]，a_min＞0.001λ，a_max＜0.125λ，其中λ表示给定频率下自由空间波长；(2.2)通过高阶矩量法自适应四边形剖分网格对未形变共形阵列天线的各表面进行剖分，得到M个四边形网格面片和M个四边形网格面片的N个顶点，并将M个四边形网格面片组成的集合作为未形变共形阵列天线计算模型，其中，M＞1000，N＞1000；(3)获取未形变共形阵列天线计算模型中N个顶点在Z(x)上投影点的坐标：(3.1)按照x分量升序排序的方式对未形变共形阵列天线计算模型中M个四边形网格面片的N个顶点依次进行编号，并将编号后的第k个顶点的坐标表示为(x_k,y_k,z_k)，k＝1,2,…,N；(3.2)将未形变共形阵列天线计算模型中M个四边形网格面片的N个顶点的坐标投影到形变曲线函数Z(x)上，得到N个投影点，将(x_k,y_k,z_k)在Z(x)上对应的投影点的坐标表示为(x_k′，y_k′，z_k′)；(3.3)计算每个投影点中的x分量：(3.3.1)设迭代步数为i_k，令k＝1，x₁′＝x₁；(3.3.2)判断x_k和x_k+1是否相等，若是，令x_k+1′＝x_k′，并执行步骤(3.3.6)，否则，令x_k+1′＝x_k+1′(0)，其中x_k′≤x_k+1′(0)≤x_k+1，并执行步骤(3.3.3)；(3.3.3)设置x_k+1‑x_k＝d_k+1，Z(x)上点(x_k+1′，Z(x_k+1′))与(x_k′，Z(x_k′))之间的距离为d_k+1′，其中，Z(x_k′)表示z_k′的位移量；(3.3.4)判断|d_k+1‑d_k+1′|＜10^‑8是否成立，若是，输出x_k+1′，并执行步骤(3.3.6)，否则，令x_k+1′＝x_k+1′+(d_k+1‑d_k+1′)·cos(x_k+1′)，i_k＝1，并执行步骤(3.3.5)，其中，其中，Z′(x)表示对Z(x)关于x求导；(3.3.5)令i_k＝i_k+1，并执行步骤(3.3.3)；(3.3.6)令k＝k+1，判断k＜N是否成立，若是，执行步骤(3.3.2)，否则，得到N个投影点的x分量；(3.4)计算每个投影点中的y分量和z分量，得到N个投影点的y分量和z分量，其中第k个投影点中的y分量y_k′和z分量z_k′的计算公式分别为：y_k′＝y_kz_k′＝z_k+Z(x_k′)；(3.5)组合N个投影点的x分量、y分量和z分量，得到未形变共形阵列天线计算模型中所有顶点在Z(x)上N个投影点的坐标；(4)构建形变共形阵列天线计算模型；根据未形变共形阵列天线计算模型中带有编号的N个顶点与该N个顶点在Z(x)上投影点的对应关系，连接未形变共形阵列天线计算模型中各顶点在Z(x)上投影点，得到按照Z(x)形变且包含N个投影点坐标的形变共形阵列天线计算模型。