(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210570649.1 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫20 0号 (72)发明人 丁大志　李春雨　张天成　包华广　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 段宇轩 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种阵列天线前门电磁脉冲效应分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种阵列天线前门电磁脉冲 效应分析方法， 包括： 根据天线的几何尺寸和结 构参数建模， 并根据戴维南定理进行阵列天线等 效阻抗的提取； 对天线的频域内阻曲线采用高阶 拟合函数逼近， 确定频域内阻的高阶拟合函数； 通过天线端口电场的线积分得到天线端口电压， 并采用前向差分方法建立迭代方程进行天线端 口电流密度的求解； 通过集 成电路端口电场的线 积分得到集成电路端口电压， 并采用电压电流关 系进行集 成电路端口电流密度的求解； 将端口电 流密度通过迎风通量代入时域不连续伽辽金有 限元方法建立的场路耦合微分方程组， 并引入局 部时间步进方法求解出全部电磁场的解。 本发明 能够提高计算效率， 降低成本， 避免天线复杂结 构带来的多尺度问题。 权利要求书5页 说明书8页 附图5页 CN 115203996 A 2022.10.18 CN 115203996 A 1.一种阵列天线前门电磁脉冲效应分析 方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 根据天线的几何尺寸和结构参数建模， 并根据戴维南定理进行阵列天线等效阻抗的提 取； 对天线的频域内阻曲线采用高阶拟合函数逼近， 求解出高阶拟合函数的对应参量， 确 定频域内阻的高阶拟合 函数； 对于天线端口， 通过天线端口 电场的线积分得到天线端口 电压， 并采用前向差分方法 建立迭代方程进行天线 端口电流密度的求 解； 对于集成电路端口， 通过集成电路端口 电场的线积分得到集成电路端口 电压， 并采用 伏安特征关系进行集成电路端口电流密度的求 解； 将天线端口电流密度和集成电路端口电流密度分别通过迎风通量代入对应端口时域 不连续伽辽金有限元方法建立的场路耦合微分方程组， 并引入局部时间步进方法求解出全 部电磁场的解。 2.根据权利要求1所述的一种阵列天线前门电磁脉冲效应分析方法， 其特征在于， 所述 根据天线的几何尺寸和结构参数建模， 并根据戴维南定理进 行阵列天线等效阻抗的提取具 体为： 首先根据天线 结构尺寸， 进行网格剖分， 采用时域不连续伽辽金有限元方法建立微分 方程组， 即将选定的基函数对未知的电场、 磁场变量近似展开， 施加信号源， 根据戴维南定 理， 在负载端口开路， 根据端口的线积分提取出开路电压， 然后在负载端口短路， 提取出短 路电流， 开路电压除以短路电流得到等效阻抗， 将阵列天线结构等效为信号源和等效阻抗 串联的电路。 3.根据权利要求1所述的一种阵列天线前门电磁脉冲效应分析方法， 其特征在于， 所述 高阶拟合 函数为： 其中， cm,hm,d,e为拟合函数的参数变量， m为极点编号， N为高阶拟合函数 的阶数， 也是 最大的极点编号。 4.根据权利要求1所述的一种阵列天线前门电磁脉冲效应分析方法， 其特征在于， 所述 通过天线端口电场的线积分得到天线端口电压， 并采用前向差 分方法建立迭代方程进 行天 线端口电流密度的求解具体为： 在天线端口， 通过电场的线积分得到天线端口电压， 将频域 内阻的高阶拟合函数逆傅里叶变换到时域， 并采用前向差分方法离散时域偏微分方程， 求 解出天线时域端口电压和端口电流， 端口电流再除以端口宽度， 得到天线 端口电流密度。 5.根据权利要求4所述的一种阵列天线前门电磁脉冲效应分析方法， 其特征在于， 所述 时域端口电压求 解过程具体为： 基于等效阻抗的提取， 确定： 其中U为天线信号源电压， Zin为天线内阻， ZL为负载， U1为Zin上电压， 将式(1.1)代入式 (1.2)， 忽略e项得：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115203996 A 2令： 将式(1.4)逆傅里叶变换到时域： 将式(1.5)采用前向差分进行时间离 散： 化简得： 令： 将式(1.7)代入式(1.3)得： 整理得时域端口电压为： ： 6.根据权利要求4所述的一种阵列天线前门电磁脉冲效应分析方法， 其特征在于， 所述 端口电流具体求 解过程为： 其中U1为内阻上的电压； 令： 将式(1.12)逆傅里叶变换到时域： 将式(1.13)采用前向差分进行时间离 散：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115203996 A 3