这次详细给出用矩量法用MATLAB对接收天线进行建模,本文依据《通信天线建模与MATLAB仿真技术》。
一、理论基础
电场波打在天线上,天线表面形成表面电流,表面电流引发散射场
http://s15/middle/6fd9615dxbb5a52758c8e&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(1)
其中:
http://s6/middle/6fd9615dxbb5a52738885&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(2)
http://s2/middle/6fd9615dxbb5a528051b1&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(3)
根据电场边界条件:
http://s1/middle/6fd9615dxbb5a529542e0&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" /> (4)
有
http://s5/middle/6fd9615dxbb5a52a10d84&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" /> (5)
这里入射电场是已知的,矢量位和标量位都可以用天线表面电流来表示,所以(5)式中只有J是未知量。
这里采用RWG基对天线进行剖分,采用伽略金方法进行检验。
RWG基元为:
http://s1/middle/6fd9615dxbb5a529d0dd0&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
基函数为:
http://s13/middle/6fd9615dxbb5a52c13c0c&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(6)
所以天线的表面电流为:
http://s1/middle/6fd9615dxbb5a52cf3f00&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
所以对(5)式用fm检验得:
http://s7/middle/6fd9615dxbb5a53d01146&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(7)
RWG基有如下性质,下面的式子在推倒过程中会用到
http://s15/middle/6fd9615dxbb5a52beb70e&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" /> (8)
所以可以推倒出下面式子:
http://s1/middle/6fd9615dxbb5a52e9f260&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" /> (9)
http://s6/middle/6fd9615dxbb5a52e78ba5&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />(10)
http://s7/middle/6fd9615dxbb5a53c327e6&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(11)
所以(7)式变为:
http://s16/middle/6fd9615dxbb5a53d5b47f&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(12)
把矢量位和标量位用基函数表示后代入(12)式得:
http://s14/middle/6fd9615dxbb5a540f243d&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(13)
其中
http://s12/middle/6fd9615dxbb5abd2df8ab&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(14)
http://s9/middle/6fd9615dxbb5abd64efc8&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(15)
http://s4/middle/6fd9615dxbb5abd5ffd53&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(16)
http://s12/middle/6fd9615dxbb5abd72876b&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(17)
http://s12/middle/6fd9615dxbb5abdbd523b&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(18)
这里的积分采用《通信天线建模与MATLAB仿真技术》中的处理方式:对任意三角形应用质心切分法。应用“三分之一”规则,将下图中的任意原始三角分割为9个相同的子三角。进一步假设,被积函数在每个子三角上为常数,那么,函数g在原始三角Tm上的积分等于:
http://s11/middle/6fd9615d4bb5ad3acacaa&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(19)
http://s10/middle/6fd9615d4bb5ad3b26149&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
整理后
http://s9/middle/6fd9615d4bb5bb89161d8&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />(20)
这里把Zmn分成第m个边远的正三角形对矩阵的贡献和负三角形对矩阵的贡献,m表示检验边远。相当于对天线上的所有三角形进行循环时,如果检验三角形是所在的边元的正三角形,则对Z矩阵的贡献是Zmn+,如果检验三角形是所在的边元的负三角形,则对Z矩阵的贡献是Zmn-,文献Electromagnetic
Scattering by Surfaces of Arbitrary
Shape中认为循环三角形比循环边元速度快,所以采用上述的办法。
I是电流参数,V
http://s9/middle/6fd9615dxbb5abd3ec718&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" /> (21)
其中:
http://s8/middle/6fd9615dxbb5abd706547&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" />
(22)
http://s15/middle/6fd9615dxbb5abd8b59be&690理论基础" TITLE="矩量法天线建模(一)表面电流 理论基础" /> (23)
把Z和V代入(13)式,得出电流系数I
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