【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及天線設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種基于等效電路近似計算多諧振單元s11曲線的方法。
技術(shù)介紹
1、頻率選擇表面(frequency?selective?surface，fss)是一種能夠在特定頻段內(nèi)選擇性地傳輸或反射電磁波的表面。等效電路方法(equivalent?circuit?approch,eca)相比于數(shù)值仿真方法，不僅能計算相關(guān)散射參數(shù)，還能使研究者對fss做電路層面的解析，從而優(yōu)化設(shè)計fss單元結(jié)構(gòu)、電路拓撲及參數(shù)。等效電路法有多種實現(xiàn)技術(shù)，其中基于floquet級數(shù)展開的等效電路法能廣泛地適用于各種孔徑單元及貼片單元。
2、多諧振結(jié)構(gòu)單元能夠在不同的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生諧振，使其在寬帶應(yīng)用中表現(xiàn)出色。建立多諧振結(jié)構(gòu)的等效電路等效電路，能夠求解多諧振結(jié)構(gòu)單元的s11曲線，從而使設(shè)計者對單元做電路層面的解析，優(yōu)化單元結(jié)構(gòu)。
3、針對多諧振結(jié)構(gòu)單元，有學者提出通過物理關(guān)系構(gòu)建等效電路來計算單元的散射參數(shù)：首先建立耦合電路，該電路考慮了多諧振結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。然后根據(jù)電路的阻抗關(guān)系求解耦合電路的電流，由此計算等效阻抗zeq，進而求解單元的散射參數(shù)。這種方法的重點在于構(gòu)建諧振結(jié)構(gòu)之間的電路拓撲，使得該方法僅適用于兩個諧振結(jié)構(gòu)單元。因為當諧振結(jié)構(gòu)增多，結(jié)構(gòu)之間的耦合關(guān)系過于復雜，無法建立對應(yīng)的電路。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本專利技術(shù)提供的一種基于等效電路近似計算多諧振單元s11曲線的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)無法有效構(gòu)建多諧振結(jié)構(gòu)單元電路拓撲，
2、為了達到上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：
3、提供一種基于等效電路近似計算多諧振單元s11曲線的方法，其包括以下步驟：
4、s1、獲取多諧振單元的等效電路；
5、s2、將等效電路轉(zhuǎn)化為諧振阻抗的并聯(lián)形式，得到近似等效電路；其中每個諧振阻抗對應(yīng)一條支路；
6、s3、通過電磁仿真獲取近似等效電路的單頻表面電流結(jié)果，并將其用于表示各支路電流；
7、s4、通過各支路電流獲取諧振結(jié)構(gòu)的自阻抗，并將其用于表示諧振阻抗；
8、s5、根據(jù)各支路中的諧振阻抗計算近似等效電路的總阻抗；
9、s6、獲取近似等效電路00模態(tài)下相對于空氣介質(zhì)的輸入導納和相對于基板介質(zhì)的輸入導納；
10、s7、根據(jù)步驟s5和步驟s6得到的數(shù)據(jù)計算多諧振單元s11曲線。
11、進一步地，獲取多諧振單元的等效電路的具體方法為：
12、通過floquet展開法獲取多諧振單元的等效電路。
13、進一步地，將近似等效電路的單頻表面電流結(jié)果用于表示各支路電流的表達式為：
14、
15、其中jeq(x,y,ω)為通過電磁仿真獲取近似等效電路的單頻表面電流結(jié)果；jn(x,y)為第n條支路電流的歸一化結(jié)果，wn為諧振單元中矩形貼片的長；π為圓周率；x表示橫坐標取值；cos(.)為余弦函數(shù)；為jn(x,y)的相對表面電流系數(shù)。
16、進一步地，通過各支路電流獲取諧振結(jié)構(gòu)的自阻抗，并將其用于表示諧振阻抗的具體方法為：
17、根據(jù)公式：
18、
19、獲取第i個支路對應(yīng)的諧振結(jié)構(gòu)的自阻抗zii和第j個支路對應(yīng)的諧振結(jié)構(gòu)的自阻抗zjj；其中zij和zji均為第i個支路和第j個支路的互阻抗；為第i條支路電流的歸一化結(jié)果的相對表面電流系數(shù)；為第j條支路電流的歸一化結(jié)果的相對表面電流系數(shù)；
20、將第i個支路對應(yīng)的諧振結(jié)構(gòu)的自阻抗zii作為其諧振阻抗；將第j個支路對應(yīng)的諧振結(jié)構(gòu)的自阻抗zjj作為其諧振阻抗。
21、進一步地，根據(jù)各支路中的諧振阻抗計算近似等效電路的總阻抗的具體方法為：
22、將各支路中最小的諧振阻抗作為近似等效電路的總阻抗。
23、進一步地，獲取近似等效電路00模態(tài)下相對于空氣介質(zhì)的輸入導納和對于基板介質(zhì)的輸入導納的計算表達式為：
24、
25、
26、
27、其中ymn為近似等效電路mn模態(tài)下以貼片為界面，相對于空氣介質(zhì)、基板介質(zhì)的的輸入導納和；為近似等效電路mn模態(tài)下相對于空氣介質(zhì)的輸入導納；為近似等效電路mn模態(tài)下相對于基板介質(zhì)的輸入導納；當m和n分別取值為0時，為近似等效電路00模態(tài)下相對于空氣介質(zhì)的輸入導納，為近似等效電路00模態(tài)下相對于基板介質(zhì)的輸入導納；為近似等效電路mn模態(tài)下空氣介質(zhì)的導納；為近似等效電路mn模態(tài)下基板介質(zhì)的導納；j為虛數(shù)單位；cot(.)為余切函數(shù)；為中間參數(shù)，l＝1,2，當l等于1時與空氣介質(zhì)相對應(yīng)，當l等于2時與基板介質(zhì)相對應(yīng)；h為基板介質(zhì)的厚度；ω為角頻率；ε0為空氣的介電常數(shù)；為基板介質(zhì)的介電常數(shù)；μ0為真空磁導率；tm表示入射波的諧振方式為tm；te表示入射波的諧振方式為te；kxmn為近似等效電路的模態(tài)波數(shù)，a表示沿x軸方向的單元周期大小；kymn為近似等效電路的模態(tài)波數(shù)，b表示沿y軸方向的單元周期大小。
28、進一步地，根據(jù)步驟s5和步驟s6得到的數(shù)據(jù)計算多諧振單元s11曲線的計算表達式為：
29、
30、其中為近似等效電路的總阻抗。
31、本專利技術(shù)的有益效果為：本方法能夠計算諧振數(shù)量較多(大于等于三個)單元的散射特性，為復雜單元的設(shè)計提供技術(shù)解決方案。
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1.一種基于等效電路近似計算多諧振單元S11曲線的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等效電路近似計算多諧振單元S11曲線的方法，其特征在于，獲取多諧振單元的等效電路的具體方法為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等效電路近似計算多諧振單元S11曲線的方法，其特征在于，將近似等效電路的單頻表面電流結(jié)果用于表示各支路電流的表達式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于等效電路近似計算多諧振單元S11曲線的方法，其特征在于，通過各支路電流獲取諧振結(jié)構(gòu)的自阻抗，并將其用于表示諧振阻抗的具體方法為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于等效電路近似計算多諧振單元S11曲線的方法，其特征在于，根據(jù)各支路中的諧振阻抗計算近似等效電路的總阻抗的具體方法為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等效電路近似計算多諧振單元S11曲線的方法，其特征在于，獲取近似等效電路00模態(tài)下相對于空氣介質(zhì)的輸入導納和對于基板介質(zhì)的輸入導納的計算表達式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于等效電路近似計算多諧振單元S11曲線的方法，其特征在于，根
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于等效電路近似計算多諧振單元s11曲線的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等效電路近似計算多諧振單元s11曲線的方法，其特征在于，獲取多諧振單元的等效電路的具體方法為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等效電路近似計算多諧振單元s11曲線的方法，其特征在于，將近似等效電路的單頻表面電流結(jié)果用于表示各支路電流的表達式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于等效電路近似計算多諧振單元s11曲線的方法，其特征在于，通過各支路電流獲取諧振結(jié)構(gòu)的自阻抗，并將其用于表示諧振阻...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖冬萍，許蘭心，張淮清，盧偉國，王薪，彭文雄，
申請(專利權(quán))人：重慶大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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