【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性天线，涉及一种柔性天线形变后电性能预测方法，具体涉及一种基于无穷小偶极子的柔性天线形变后辐射场预测方法。
技术介绍
1、柔性天线是一种由柔性材料制成的天线，能够在尽量保证电性能的情况下实现弯曲、折叠和变形，广泛应用于无人机机腹天线、柔性电子器件和可穿戴设备等场景。初始状态下的柔性天线辐射场是其设计的理想状态，辐射特性最佳。但在实际应用中，柔性天线会因设计需求而发生变形，变形会显著影响其表面的电流分布及辐射场。
2、柔性天线的变形形式多样，依据实际设计需求不同而不同，例如与无人机圆柱形机腹共形的柔性天线在实际工作中发生圆柱形变形，与天线罩头部共形的柔性天线在实际工作中发生球面变形，与人体共形的可穿戴柔性天线在实际工作中发生不规则的多维变形。在已有研究中，对变形后柔性天线辐射场的预测常常假定天线发生一维变形，即圆柱形变形。因此，预测其他复杂变形后的电性能对于确保柔性天线在复杂环境中的稳定性，减少弯曲变形对柔性天线电性能的不良影响至关重要。
3、为了提高预测效率，例如申请公布号为cn 115374631 a，名称为“柔性天线一维变形电性能快速预测方法”的专利申请中，提出了一种柔性天线一维变形辐射场快速预测方法，该专利技术通过在feko中建立微带天线原始模型，以rwg基函数将天线原始模型划分为三角形网格，根据三角形网格节点以及对应的节点坐标计算微带天线表面电流，再根据表面电流计算辐射场。该专利技术解决了现有预测方法存在的耗时长效率低的技术问题，但该专利技术所采用的表示微带天线弯曲状态的弯曲变形模
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种基于无穷小偶极子的柔性天线形变后辐射场预测方法，旨在保证预测精度和效率的前提下，解决现有技术中存在的适用范围较窄的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括如下步骤：
3、(1)初始化参数：
4、初始化分布于笛卡尔坐标系中的柔性天线包括n个有限元单元，每个有限元单元包括i个单元节点，第n个有限元单元中的第i个单元节点的初始空间位置为dni，柔性天线发生任意形变后dni的变化量为δdni；第n个有限元单元中心位置放置的无穷小偶极子为idn；柔性天线初始状态的辐射场为e，安装有微波探头的观测点p位于与柔性天线上表面几何中心距离为d的远场区，观测点p的观测点个数为k，其中，n≥2，i≥3，k≥180，d≥10λ，λ柔性天线的工作波长；
5、(2)计算每个无穷小偶极子的初始空间位置和姿态：
6、通过每个单元节点的初始空间位置dni计算每个有限元单元中无穷小偶极子idn的初始空间位置rn′和空间姿态τn；
7、(3)计算每个无穷小偶极子的偶极矩：
8、通过第k个观测点所处空间位置的俯仰角方向向量和方位角方向向量分计算观测点位置矩阵通过第k个观测点的空间位置rk和每个无穷小偶极子idn的初始空间位置rn′计算柔性天线初始状态的并矢格林函数矩阵g；通过柔性天线所处笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的方向矢量计算笛卡尔坐标方向矩阵ixyz；通过idn的初始空间姿态τn计算柔性天线初始状态的姿态矩阵t；通过第k个观测点处柔性天线初始状态的辐射场俯仰角分量eθk和水平角分量计算初始电场分量矩阵e0；并通过g、ixyz、t、e0计算每个无穷小偶极子idn的偶极矩mn；
9、(4)计算柔性天线变形后无穷小偶极子的位姿变化量：
10、通过柔性天线发生形变后第n个有限元单元中第i个单元节点的空间位置变化量δdni，计算柔性天线变形后每个无穷小偶极子idn的空间位置rn′的变化量δrn′和空间姿态τn的变化量δτn；
11、(5)获取柔性天线形变后辐射场预测结果：
12、通过每个观测点k的空间位置rk，每个无穷小偶极子idn的初始空间位置rn′及空间位置变化量δrn′计算柔性天线形变后的并矢格林函数矩阵g′；通过每个无穷小偶极子idn的初始空间姿态τn及空间姿态变化量δτn计算柔性天线形变后的姿态矩阵t′；并通过g′、t′和每个无穷小偶极子idn的偶极矩mn计算柔性天线形变后的辐射场e′。
13、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
14、本专利技术在每个有限元单元中心位置有无穷小偶极子，将柔性天线等效于多个无穷小偶极子，并通过计算每个无穷小偶极子的偶极矩，以及柔性天线形变后的并矢格林函数矩阵和姿态矩阵，计算柔性天线形变后的辐射场，能够适应柔性天线不同维度变形的情形，避免了现有技术通过一维弯曲变形模型的表面电流计算辐射场的缺陷，在保证预测精度和效率的前提下，优先拓宽了预测的适用范围。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于无穷小偶极子的柔性天线形变后辐射场预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的每个有限元单元包括I个单元节点，是指形成有限元单元三角形、四边形、横截面为三角形或四边形的立方体顶点的数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的每个有限元单元中无穷小偶极子IDn的初始空间位置rn′和空间姿态τn，计算公式分别为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的观测点位置矩阵并矢格林函数矩阵G、笛卡尔坐标方向矩阵Ixyz、姿态矩阵T、初始电场分量矩阵E0、每个无穷小偶极子IDn的偶极矩Mn，计算公式分别为：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的柔性天线变形后每个无穷小偶极子IDn的空间位置rn′的变化量Δrn′和空间姿态τn的变化量Δτn，计算公式分别为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述的并矢格林函数矩阵G′、柔性天线形变后的姿态矩阵T′、柔性天线形变后的辐射场E′的计算公
...【技术特征摘要】
1.一种基于无穷小偶极子的柔性天线形变后辐射场预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的每个有限元单元包括i个单元节点，是指形成有限元单元三角形、四边形、横截面为三角形或四边形的立方体顶点的数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的每个有限元单元中无穷小偶极子idn的初始空间位置rn′和空间姿态τn，计算公式分别为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的观测...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勋，陈朔，段宝岩，曾元琛，孙思睿，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。