寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方法
【專利摘要】寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：1)采用寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)表示出超寬帶電磁脈沖環(huán)境與寬帶天線輸出端的時(shí)域響應(yīng)即感應(yīng)開(kāi)路電壓之間的關(guān)系，并獲取寬帶天線的頻域幅相響應(yīng)曲線；2)利用向量擬合法確定寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)的頻域響應(yīng)；3)進(jìn)一步獲取寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)的時(shí)域沖擊響應(yīng)；4)通過(guò)計(jì)算寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)的時(shí)域沖擊響應(yīng)和超寬帶電磁脈沖環(huán)境的時(shí)域表達(dá)式的卷積，獲得超寬帶電磁脈沖作用下寬帶天線輸出端的時(shí)域響應(yīng)。本發(fā)明的有益效果：和常規(guī)全波數(shù)值預(yù)測(cè)方法相比，不需逐個(gè)頻點(diǎn)計(jì)算天線響應(yīng)，能一次計(jì)算獲得寬帶天線輸出端的時(shí)域響應(yīng)，計(jì)算速度快，結(jié)果較精確。
【專利說(shuō)明】寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利屬于電磁兼容性預(yù)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種具有廣泛適用性的超寬帶電磁脈沖環(huán)境下寬頻段天線耦合響應(yīng)的快速分析方法，通過(guò)建立寬帶天線的時(shí)域場(chǎng)路轉(zhuǎn)換函數(shù)預(yù)測(cè)超寬帶電磁脈沖環(huán)境下寬頻段天線時(shí)域耦合電平，為寬帶系統(tǒng)的電磁脈沖防護(hù)提供設(shè)計(jì)輸入。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶電磁脈沖是指上升沿時(shí)間小于Ins的強(qiáng)電磁脈沖，由于其具有極快的上升沿時(shí)間，其頻譜能量可能分布于IOMHz直到幾個(gè)GHz的范圍內(nèi)，甚至超過(guò)IOGHz。覆蓋了目前大部分敏感設(shè)備的工作頻段，超寬帶電磁脈沖可與敏感設(shè)備天線產(chǎn)生較強(qiáng)耦合進(jìn)入射頻前端并對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損傷。從物理上講，寬帶電子系統(tǒng)更容易受到超寬帶EMP的干擾或毀傷。作為寬帶系統(tǒng)中的前端重要器件-寬帶天線，被廣泛應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)、電子偵察、局域無(wú)線網(wǎng)(WLAN)和焦平面成像(Millimeter Wave Focal Plane Imaging System)等系統(tǒng)中。
[0003]當(dāng)開(kāi)展寬帶電子系統(tǒng)超寬帶電磁脈沖防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，就需要快速準(zhǔn)備獲得寬帶天線的時(shí)域耦合響應(yīng)電平，為射頻前端敏感部件的防護(hù)提出防護(hù)設(shè)計(jì)要求指標(biāo)和設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)?，F(xiàn)階段主要通過(guò)時(shí)域全波求解進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，但存在著天線準(zhǔn)備建模、計(jì)算資源占用高、計(jì)算效率慢等技術(shù)難題問(wèn)題，而且物理概念不清晰，無(wú)法針對(duì)不同的超寬帶電磁脈沖參數(shù)進(jìn)行快速分析等問(wèn)題。為此，就必須建立超寬帶電磁脈沖環(huán)境下寬頻段天線耦合響應(yīng)的快速分析方法，借助分析手段獲得天線輸出端口的耦合響應(yīng)的時(shí)域特征數(shù)據(jù)，并以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分配電磁脈沖防護(hù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，開(kāi)展超寬帶防護(hù)模塊的研制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提供一種寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方法，提出基于矢量擬合的寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)預(yù)測(cè)的時(shí)域轉(zhuǎn)換函數(shù)法，解決寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)這一技術(shù)難題。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟:
[0007]I)建立寬帶天線接收響應(yīng)的系統(tǒng)模型，采用寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)表示出超寬帶電磁脈沖環(huán)境互與寬帶天線輸出端的時(shí)域響應(yīng)即感應(yīng)開(kāi)路電壓V。。之間的關(guān)系，并獲取寬帶天線的頻域幅相響應(yīng)曲線；
[0008]2)根據(jù)步驟I)獲取的寬帶天線的頻域幅相響應(yīng)曲線，利用向量擬合法對(duì)寬帶天線的頻域幅相響應(yīng)曲線進(jìn)行變換，確定寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)的頻域響應(yīng)有理表達(dá)式；
[0009]3)基于寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)的頻域響應(yīng)有理表達(dá)式，利用頻域和時(shí)域轉(zhuǎn)換關(guān)系，進(jìn)一步獲取寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)的時(shí)域沖擊響應(yīng)f(t)的有理表達(dá)式；
[0010]4)針對(duì)不同參數(shù)的超寬帶電磁脈沖環(huán)境；g，通過(guò)計(jì)算寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)的時(shí)域沖擊響應(yīng)f(t)和超寬帶電磁脈沖環(huán)境的時(shí)域表達(dá)式的卷積，獲得超寬帶
電磁脈沖作用下寬帶天線輸出端的時(shí)域響應(yīng)即感應(yīng)開(kāi)路電壓VtJt)的表達(dá)式。
[0011]按上述方案，所述步驟2)具體包括如下步驟:
[0012]i)設(shè)寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)滿足如下形式的頻域響應(yīng)有理表達(dá)式為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)建立寬帶天線接收響應(yīng)的系統(tǒng)模型，采用寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)表示出超寬帶電磁脈沖環(huán)境g與寬帶天線輸出端的時(shí)域響應(yīng)即感應(yīng)開(kāi)路電壓V。。之間的關(guān)系，并獲取寬帶天線的頻域幅相響應(yīng)曲線； 2)根據(jù)步驟I)獲取的寬帶天線的頻域幅相響應(yīng)曲線，利用向量擬合法對(duì)寬帶天線的頻域幅相響應(yīng)曲線進(jìn)行變換，確定寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)的頻域響應(yīng)有理表達(dá)式； 3)基于寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)的頻域響應(yīng)有理表達(dá)式，利用頻域和時(shí)域轉(zhuǎn)換關(guān)系，進(jìn)一步獲取寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)的時(shí)域沖擊響應(yīng)f(t)的有理表達(dá)式； 4)針對(duì)不同參數(shù)的超寬帶電磁脈沖環(huán)境互，通過(guò)計(jì)算寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)的時(shí)域沖擊響應(yīng)f(t)和超寬帶電磁脈沖環(huán)境的時(shí)域表達(dá)式互(O的卷積，獲得超寬帶電磁脈沖作用下寬帶天線輸出端的時(shí)域響應(yīng)即感應(yīng)開(kāi)路電壓VtJt)的表達(dá)式。
2.如權(quán)利要求1所述的寬帶天線超寬帶電磁脈沖響應(yīng)快速準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方法，其特征在于:所述步驟2)具體包括如下步驟: i)設(shè)寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)H(S)滿足如下形式的頻域響應(yīng)有理表達(dá)式為://(.v) = y ----hi/ + hs(I)


,=1 其中，Bi為極點(diǎn)，Cp (!和h為實(shí)數(shù)； ?)有理多項(xiàng)式極點(diǎn)確定 設(shè)方程式⑴有一系列初始極盧&將H(S)乘以一個(gè)未知的函數(shù)σ (s):
JV-
廠,.,、? V ~C-L^ + d + sh
σ(Λ-)//(Λ.)] tis-mα)
-σ(.ν)」?丄+ι

_ 1-l S-Ui_ 其中，σ (S)和O (S)H(S)具有相同的極點(diǎn)Λ,.(i=l，…，n)； 將式(2)第二行乘以H(s)，得到下面的形式:
N c(Νρ.λYj~^ + d + sh=H(s)<3^\)
/=1 S — (X1、/:1 S — Cli j 簡(jiǎn)記為:
(oH)fit(s) = (o)fit(s)H(s) (3b) 式(3a)是一個(gè)包含未知數(shù)C1、匕、d和h的線性方程，在若干試驗(yàn)獲取的離散頻率點(diǎn)處，式(3b)寫成如下式(4)所示的超定線性方程: Ax = b (4) 式⑷是包含未知數(shù)匕、C1、(!和h的超定線性方程；對(duì)式⑷采用最小二乘法求解，獲得未知數(shù)C1、匕、d和h的解，得到寬帶天線場(chǎng)路轉(zhuǎn)換傳輸函數(shù)F(S)的頻域響應(yīng)有理表達(dá)式: 基于有理多項(xiàng)式(3b)的特點(diǎn)，將(3b)寫成如下形式:
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104008292SQ201410230965
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】劉其鳳, 鄭生全, 易學(xué)勤, 奚秀娟, 鄧峰, 張崎 申請(qǐng)人:中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心