【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低频通信，具体涉及一种双转子磁摆式机械天线磁场计算方法。
技术介绍
1、低频电磁波因其优异的穿透能力，在长距离以及跨介质的信息传输中发挥着至关重要的作用。然而，传统天线在辐射效率方面存在一定的局限性，导致天线尺寸较大，并且为了达到有效的通信效果，发射系统往往需要消耗大量的功率。
2、双转子磁摆式机械天线通过磁场力驱动两个转子永磁体的周期性摆动，从而产生电磁波信号，不仅有效地克服了传统天线辐射效率的局限，而且实现了天线的小型化。双转子磁摆式机械天线的工作原理是基于磁场与两个永磁体转子之间的相互作用。转子摆动时，将在周围空间中激发交变磁场，进而向外传播电磁波。通过结构设计，天线可以在特定的频率上产生共振，从而显著提高辐射功率和效率。这一特性使得双转子磁摆式机械天线在保持体积紧凑的同时，还能够提供与传统大型天线相媲美的辐射性能。因此，精确计算双转子磁摆式机械天线的磁场，对于掌握天线的辐射特性、实现天线的小型化具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，用于计算双转子磁摆式机械天线在空间中的磁场分布。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，包括两个相同的第一转子和第二转子，所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法具体如下：
3、s1)计算双转子磁摆式机械天线中定子磁场对双转子产生的力矩；
4、计算双转子磁摆式机械天线中线圈磁场对
5、计算双转子磁摆式机械天线中轴承对双转子产生的摩擦力矩；
6、计算双转子磁摆式机械天线中第二转子磁场对第一转子产生的力矩和第一转子磁场对第二转子产生的力矩；
7、s2)根据步骤s1)中计算的定子磁场对双转子产生的力矩、线圈磁场对双转子产生的力矩、轴承对双转子产生的摩擦力矩和转子磁场对另一转子产生的力矩建立双转子磁摆式机械天线中双转子的动力学模型；
8、s3)利用双转子的动力学模型解析的双转子永磁体摆动的角度θr1和θr2计算双转子磁摆式机械天线的辐射磁场。
9、进一步地，所述步骤s1)中定子磁场对双转子产生的力矩为：
10、ts1(t)＝(tsz-tsx)sinθr1(t)
11、ts2(t)＝(tsz-tsx)sinθr2(t)
12、ts1是定子磁场对第一转子产生的力矩，ts2是定子磁场对第二转子产生的力矩，tsx和tsz是与双转子磁摆式机械天线结构相关的系数，θr1是第一转子在时刻t的摆动角度，θr2是第二转子在时刻t的摆动角度。
13、进一步地，所述步骤s1)中线圈磁场对双转子产生的力矩为：
14、tc1＝(tcz-tcx)cosθr1(t)sin(2πft)
15、tc2＝(tcz-tcx)cosθr2(t)sin(2πft)
16、tc1是线圈磁场对第一转子产生的力矩，tc2是线圈磁场对第二转子产生的力矩、tcx和tcz是与双转子磁摆式机械天线结构相关的系数，f是线圈的电流频率。
17、进一步地，所述步骤s1)中轴承对双转子产生的摩擦力矩为：
18、tb＝μfrr
19、μ是轴承的摩擦系数；f是轴承受到的载荷，f＝mrg，mr是单个转子的质量，g是重力加速度。
20、进一步地，所述步骤s1)中第二转子磁场对第一转子产生的力矩和第一转子磁场对第二转子产生的力矩：
21、tr1＝trz(θr1,θr2)-trx(θr1,θr2)
22、tr2＝trz(θr2,θr1)-trx(θr2,θr1)
23、tr1是第二转子磁场对第一转子产生的力矩，tr2是第一转子磁场对第二转子产生的力矩，trx和trz是与双转子磁摆式机械天线中双转子摆动角度相关的函数。
24、进一步地，所述步骤s2)中，建立的双转子磁摆式机械天线中转子的动力学模型为：
25、
26、
27、是第一转子的角速度，是第二转子的角速度，是第一转子的角加速度，是第二转子的角加速度，ir＝mrrr2/2是单个转子的转动惯量，是第一转子角速度的符号函数，是第二转子角速度的符号函数，rr是单个转子的半径；
28、进一步地，所述步骤s3)中，利用双转子的动力学模型解析的双转子永磁体摆动的角度θr1和θr2计算双转子磁摆式机械天线的辐射磁场为：
29、
30、是转子的磁场函数，x,y,z是空间场点在x、y、z轴上的坐标；
31、双转子永磁体摆动的角度θr1和θr2根据步骤s2)构建的双转子动力学模型采用龙格库塔法求解解析解。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
33、本专利技术通过建立双转子磁摆式机械天线中双转子的动力学模型，提出了一种双转子磁摆式机械天线辐射磁场的计算方法；本专利技术能够求解双转子磁摆式机械天线辐射磁场的空间分布特性，并能分析双转子磁摆式机械天线的结构对天线辐射磁场的影响，从而为天线结构设计提供优化依据。
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1.一种双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，包括两个相同的第一转子和第二转子，其特征在于：所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法具体如下：
2.根据权利要求1所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤S1)中定子磁场对双转子产生的力矩为：
3.根据权利要求2所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤S1)中线圈磁场对双转子产生的力矩为：
4.根据权利要求3所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤S1)中轴承对双转子产生的摩擦力矩为：
5.根据权利要求4所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤S1)中第二转子磁场对第一转子产生的力矩和第一转子磁场对第二转子产生的力矩：
6.根据权利要求5所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤S2)中，建立的双转子磁摆式机械天线中转子的动力学模型为：
7.根据权利要求6所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤S3)中，利用双转子的动力学模型解析的双转子永磁体摆动的角度θr1和θr
...【技术特征摘要】
1.一种双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，包括两个相同的第一转子和第二转子，其特征在于：所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法具体如下：
2.根据权利要求1所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤s1)中定子磁场对双转子产生的力矩为：
3.根据权利要求2所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤s1)中线圈磁场对双转子产生的力矩为：
4.根据权利要求3所述双转子磁摆式机械天线磁场计算方法，其特征在于：所述步骤s1)中轴承对双转子产生的摩擦力矩为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：帅长庚，宋伟业，成玉强，李步云，高程哲，马建国，高华，袁成人，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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