电磁近场计算方法及存储介质与流程

本发明涉及电磁领域，特别是涉及一种基于三维泰勒级数的电磁近场快速计算方法。

背景技术：

1、电磁兼容、电磁安全、天线设计、微波电路设计等诸多领域，需要求解特定源的电磁近场分布，为后续设计、评估和分析工作提供数据支撑。但在很多场合，对电磁近场分布的空间分辨率要求很高，同时往往需要计算三维空间中的数据，如果直接通过数值积分的形式进行，将导致很大的计算量。如何构造出计算复杂度较低的电磁近场求解方法是这一领域的一大难点。

2、中国专利cn201611064289.9公开了一种电磁散射建模中快速构造低维减基空间的方法。将高维部分模型投影至部分减基空间得到近似的低维模型，并以低维模型的求解代替原始高维模型的求解，提高仿真模型求解效率。该方法适合于最终输出变量仅由高维模型中的部分解决定的情况，不具有广泛的适用性。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本发明要解决的技术问题是提供一种基于三维泰勒级数，能够适应任意的等效源分布，满足高分辨率电磁近场计算的应用需求，并且能够预先设置的误差门限，平衡算法的精确度和效率的电磁近场快速计算方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供基于三维泰勒级数的电磁近场计算方法，包括以下步骤：

4、步骤一、构建电场近场计算公式；

5、

6、其中，j为电流密度，ρ为电荷密度，ε为介电常数，j为虚数符号，ω为角频率，μ为磁导率，η为真空中波阻抗，k为波数，e(r)为电场，g(r,r')为自由空间中的格林函数，r为空间位置矢量；该公式中等号右侧均为已知量，等号左侧为待求量；j与ρ的分布通常较为复杂，难以用解析函数表示，此处j与ρ为使用数值方法如矩量法计算得到的源分布，通常以基函数累加的形式表示

7、j(r)＝∑αnfn(r), ρ(r)＝∑βnhn(r)； (3)

8、步骤二、将待求空间使用均匀正方体进行分区；

9、步骤三、将任意以空间位置坐标(x1,x2,x3)为参变量的三元函数进行泰勒展开；

10、

11、(2)；简写为下述公式(3)；

12、

13、其中，f(η)为公式(2)中f(x1,x2,x3)η阶偏导数所形成的张量，r(η)为公式(2)距离矢量(xi–xi’)所形成的张量，·η·为张量的缩并运算。由于格林函数g(r,r')的参变量为空间位置r、r'，因而可以将其使用上述泰勒展开公式展开展开时参考点ro和rs分别选为r和r'所在正方体的中心点，对格林函数g(r,r')展开两次；

14、

15、步骤四、将递推关系代入电磁理论中场-源关系的表达式，电磁近场采用下述公式(5)计算；

16、

17、可选择的，改进所述的电磁近场计算方法，j与ρ为使用矩量法计算得到的源分布，以基函数累加的形式表示如下；

18、j(r)＝∑αnfn(r), ρ(r)＝∑βnhn(r) (2)。

19、可选择的，改进所述的电磁近场计算方法，实施步骤二时，首先确定待求空间的最小坐标(a1,a 2,a 3)，然后根据预先确定的正方体尺寸d，将该区域划分为众多子区域，各个子区域的最大坐标可表示为(a1+n1*d,a 2+n2*d,a 3+n3*d)，n1、n2、n3为正整数。

20、可选择的，改进所述的电磁近场计算方法，近场计算的精度能通过泰勒展开的阶数以及立方体的棱边长度d进行调节。

21、优选地，所述偏导数所形成的张量及距离矢量形成的张量，利用泰勒展开中对称性，可以大幅减少上述张量的储存量和计算量。

22、本发明提供一种计算机可读存储介质，其内部存储有一程序，所述程序被执行时，实现上述任意一项所述电磁近场计算方法中的步骤。

23、所述计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

24、本发明的相对于现有技术至少具有以下有益技术效果：

25、1、本发明的基于三维泰勒级数的电磁近场快速计算方法，针对待求近场数据点数量巨大的应用场景，计算速度比传统方法更快。

26、2、本发明的基于三维泰勒级数的电磁近场快速计算方法，针对等效源分布复杂且数量巨大的应用场景，计算速度比传统方法更快。

27、3、本发明的基于三维泰勒级数的电磁近场快速计算方法，可以通过泰勒展开的阶数以及立方体的棱边长度d进行调节。可以灵活平衡计算精度和计算效率，满足不同应用场景的需求。

技术特征：

1.一种电磁近场计算方法，其基于三维泰勒级数，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的电磁近场计算方法，其特征在于：

3.如权利要求1所述的电磁近场计算方法，其特征在于：

4.如权利要求3所述的电磁近场计算方法，其特征在于：近场计算的精度能通过泰勒展开的阶数以及立方体的棱边长度d进行调节。

5.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其内部存储有一程序，所述程序被执行时，实现权利要求1-4任意一项所述电磁近场计算方法中的步骤。

技术总结
本发明公开了一种电磁近场计算方法，其基于三维泰勒级数，包括：步骤一、构建电场近场计算公式；步骤二、将待求空间使用均匀正方体进行分区；步骤三、将任意以空间位置坐标(x1,x2,x3)为参变量的三元函数进行泰勒展开；步骤四、将递推关系代入电磁理论中场‑源关系的表达式，计算电磁近场。本发明针对待求近场数据点数量巨大的应用场景和针对等效源分布复杂且数量巨大的应用场景，计算速度比传统方法更快。本发明的可以通过泰勒展开的阶数以及立方体的棱边长度d进行调节，可以灵活平衡计算精度和计算效率，满足不同应用场景的需求。

技术研发人员：郑宇腾,蒲菠,范峻
受保护的技术使用者：宁波德图科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12