宽带天线超宽带电磁脉冲响应快速准确预测方法
【专利摘要】宽带天线超宽带电磁脉冲响应快速准确预测方法，包括如下步骤：1)采用宽带天线场路转换传输函数表示出超宽带电磁脉冲环境与宽带天线输出端的时域响应即感应开路电压之间的关系，并获取宽带天线的频域幅相响应曲线；2)利用向量拟合法确定宽带天线场路转换传输函数的频域响应；3)进一步获取宽带天线场路转换传输函数的时域冲击响应；4)通过计算宽带天线场路转换传输函数的时域冲击响应和超宽带电磁脉冲环境的时域表达式的卷积，获得超宽带电磁脉冲作用下宽带天线输出端的时域响应。本发明的有益效果：和常规全波数值预测方法相比，不需逐个频点计算天线响应，能一次计算获得宽带天线输出端的时域响应，计算速度快，结果较精确。
【专利说明】宽带天线超宽带电磁脉冲响应快速准确预测方法
【技术领域】
[0001]本发明专利属于电磁兼容性预测领域，具体涉及一种具有广泛适用性的超宽带电磁脉冲环境下宽频段天线耦合响应的快速分析方法，通过建立宽带天线的时域场路转换函数预测超宽带电磁脉冲环境下宽频段天线时域耦合电平，为宽带系统的电磁脉冲防护提供设计输入。
【背景技术】
[0002]超宽带电磁脉冲是指上升沿时间小于Ins的强电磁脉冲，由于其具有极快的上升沿时间，其频谱能量可能分布于IOMHz直到几个GHz的范围内，甚至超过IOGHz。覆盖了目前大部分敏感设备的工作频段，超宽带电磁脉冲可与敏感设备天线产生较强耦合进入射频前端并对设备产生损伤。从物理上讲，宽带电子系统更容易受到超宽带EMP的干扰或毁伤。作为宽带系统中的前端重要器件-宽带天线，被广泛应用于相控阵雷达、电子侦察、局域无线网(WLAN)和焦平面成像(Millimeter Wave Focal Plane Imaging System)等系统中。
[0003]当开展宽带电子系统超宽带电磁脉冲防护设计时，就需要快速准备获得宽带天线的时域耦合响应电平，为射频前端敏感部件的防护提出防护设计要求指标和设计输入参数。现阶段主要通过时域全波求解进行预测分析，但存在着天线准备建模、计算资源占用高、计算效率慢等技术难题问题，而且物理概念不清晰，无法针对不同的超宽带电磁脉冲参数进行快速分析等问题。为此，就必须建立超宽带电磁脉冲环境下宽频段天线耦合响应的快速分析方法，借助分析手段获得天线输出端口的耦合响应的时域特征数据，并以这些数据为基础，分配电磁脉冲防护设计指标，开展超宽带防护模块的研制。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种宽带天线超宽带电磁脉冲响应快速准确预测方法，提出基于矢量拟合的宽带天线超宽带电磁脉冲响应预测的时域转换函数法，解决宽带天线超宽带电磁脉冲响应快速准确预测这一技术难题。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0006]宽带天线超宽带电磁脉冲响应快速准确预测方法，包括如下步骤:
[0007]I)建立宽带天线接收响应的系统模型，采用宽带天线场路转换传输函数H(S)表示出超宽带电磁脉冲环境互与宽带天线输出端的时域响应即感应开路电压V。。之间的关系，并获取宽带天线的频域幅相响应曲线；
[0008]2)根据步骤I)获取的宽带天线的频域幅相响应曲线，利用向量拟合法对宽带天线的频域幅相响应曲线进行变换，确定宽带天线场路转换传输函数H(S)的频域响应有理表达式；
[0009]3)基于宽带天线场路转换传输函数H(S)的频域响应有理表达式，利用频域和时域转换关系，进一步获取宽带天线场路转换传输函数H(S)的时域冲击响应f(t)的有理表达式；
[0010]4)针对不同参数的超宽带电磁脉冲环境；g，通过计算宽带天线场路转换传输函数H(S)的时域冲击响应f(t)和超宽带电磁脉冲环境的时域表达式的卷积，获得超宽带
电磁脉冲作用下宽带天线输出端的时域响应即感应开路电压VtJt)的表达式。
[0011]按上述方案，所述步骤2)具体包括如下步骤:
[0012]i)设宽带天线场路转换传输函数H(S)满足如下形式的频域响应有理表达式为:
[0013]
【权利要求】
1.宽带天线超宽带电磁脉冲响应快速准确预测方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)建立宽带天线接收响应的系统模型，采用宽带天线场路转换传输函数H(S)表示出超宽带电磁脉冲环境g与宽带天线输出端的时域响应即感应开路电压V。。之间的关系，并获取宽带天线的频域幅相响应曲线； 2)根据步骤I)获取的宽带天线的频域幅相响应曲线，利用向量拟合法对宽带天线的频域幅相响应曲线进行变换，确定宽带天线场路转换传输函数H(S)的频域响应有理表达式； 3)基于宽带天线场路转换传输函数H(S)的频域响应有理表达式，利用频域和时域转换关系，进一步获取宽带天线场路转换传输函数H(S)的时域冲击响应f(t)的有理表达式； 4)针对不同参数的超宽带电磁脉冲环境互，通过计算宽带天线场路转换传输函数H(S)的时域冲击响应f(t)和超宽带电磁脉冲环境的时域表达式互(O的卷积，获得超宽带电磁脉冲作用下宽带天线输出端的时域响应即感应开路电压VtJt)的表达式。
2.如权利要求1所述的宽带天线超宽带电磁脉冲响应快速准确预测方法，其特征在于:所述步骤2)具体包括如下步骤: i)设宽带天线场路转换传输函数H(S)满足如下形式的频域响应有理表达式为://(.v) = y ----hi/ + hs(I)
,=1 其中，Bi为极点，Cp (!和h为实数； ?)有理多项式极点确定 设方程式⑴有一系列初始极卢&将H(S)乘以一个未知的函数σ (s):
JV-
厂,.,、? 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)具有相同的极点Λ,.(i=l，…，n)； 将式(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 简记为:
(oH)fit(s) = (o)fit(s)H(s) (3b) 式(3a)是一个包含未知数C1、匕、d和h的线性方程，在若干试验获取的离散频率点处，式(3b)写成如下式(4)所示的超定线性方程: Ax = b (4) 式⑷是包含未知数匕、C1、(!和h的超定线性方程；对式⑷采用最小二乘法求解，获得未知数C1、匕、d和h的解，得到宽带天线场路转换传输函数F(S)的频域响应有理表达式: 基于有理多项式(3b)的特点，将(3b)写成如下形式:
【文档编号】G06F19/00GK104008292SQ201410230965
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】刘其凤, 郑生全, 易学勤, 奚秀娟, 邓峰, 张崎 申请人:中国舰船研究设计中心