一種吸波材料輻射影響仿真方法和系統與流程
2023-10-24 20:29:27
本申請涉及電磁場測量領域，尤其涉及一種分析吸波材料對輻射影響的仿真方法和系統。
背景技術：
輻射發射試驗是重要的電磁兼容試驗項目，試驗場地性能的好壞會對輻射發射試驗結果產生較大的影響。常用的試驗場地是由牆面鋪設吸波材料的屏蔽室建成的電磁兼容暗室，牆面吸波材料的反射特性影響暗室性能，進而影響輻射發射試驗結果。
為了評估吸波材料反射損耗對暗室輻射發射試驗結果的影響，一般通過數值模擬方法，對暗室及其內表面貼覆的吸波材料進行精確建模。在考慮暗室吸波材料對被測件輻射信號的反射時，需要按照吸波材料的結構形式、尺寸參數及材料參數進行完全實物建模。對於吸波材料的模擬，根據其實際結構形式及尺寸參數進行建模，同時需要對其材料參數進行設置。在電磁兼容暗室內，常用的吸波材料為角錐結構形式。在進行電磁仿真計算時，需要將所有的角錐結構內部進行網格剖分，從而得到其電磁仿真結果。在該仿真分析方法中，不僅需要暗室大小參數、結構形狀，還需吸波材料長短、結構、分布、性能等信息，建立仿真模型，分析吸波材料反射損耗對暗室輻射發射試驗的影響。
吸波材料建模過程中，首先，吸波材料的結構形式多樣，建立準確模型的難度較大；其次，吸波材料的組成成分複雜，多為複合材料，其材料參數難以獲得；而且，完全實物建模在仿真計算時會導致模型劃分網格數量巨大，計算資源需求龐大，運算時間超長，運算效率低下，實時性與實用性低。
技術實現要素：
本申請提出一種吸波材料輻射影響仿真方法和系統，解決現有技術對吸波材料建模計算困難的問題，方法可有效地解決以上不足。
本申請實施例提供一種吸波材料輻射影響仿真方法，用於電磁兼容暗室，所述電磁兼容暗室為封閉的六面體屏蔽室，至少一個內表面鋪設有吸波材料，其特徵在於，包括以下步驟：
在所述電磁兼容暗室內建立輻射源和接收天線；
在所述輻射源關於每個所述鋪設有吸波材料的內表面的鏡像位置，分別建立一個等效輻射源，所述等效輻射源的強度為所述輻射源強度與所述吸波材料反射損耗的乘積；
在未鋪設吸波材料的內表面為良導體、去除鋪設有吸波材料內表面、保留等效輻射源的條件下計算所述吸收天線接收到的輻射場強度，作為仿真場強度。
優選地，所述吸波材料輻射影響仿真方法，還包括以下步驟：
在未鋪設吸波材料的內表面為良導體、在鋪設有吸波材料內表面無反射的條件下計算所述吸收天線收到的輻射場強度，作為理想場強度；
計算所述理想場強度和所述仿真場強度的差值。
本申請實施例還提供一種吸波材料輻射影響仿真系統，用於仿真電磁兼容暗室，所述電磁兼容暗室為封閉的六面體屏蔽室，在所述電磁兼容暗室內有輻射源和接收天線，所述輻射源與第一內表面的距離為X1；所述輻射源與第二內表面的距離為X2；所述輻射源與第三內表面的距離為Y1；所述輻射源與第四內表面的距離為Y2；，所述輻射源與第五內表面的距離為Z1；所述輻射源與第六內表面的距離為Z2；以所述輻射源為直角坐標系(x，y，z)的原點，所述第一內表面的位置為x＝X1；所述第二內表面的位置為x＝-X2；所述第三內表面的位置為y＝Y1；所述第四內表面的位置為y＝-Y2；所述第五內表面的位置為z＝Z1；所述第六內表面的位置為z＝-Z2；所述第一內表面、第二內表面、第三內表面、第四內表面、第五內表面均鋪設有吸波材料；所述第六內表面為良導體；其特徵在於，所述仿真系統包含：仿真源、仿真接收天線、等效源、良導體板；
所述等效源包含第一等效源、第二等效源、第三等效源、第四等效源、第五等效源；
所述仿真源，用於產生輻射場；所述仿真接收天線，用於接收所述輻射場；
以所述仿真源為直角坐標系(x』，y』，z』)的原點，所述仿真接收天線相對於所述仿真源的位置，與所述接收天線相對於所述輻射源的位置相同；
所述第一等效源的位置為(2X1，0，0)，所述第一等效源的強度為所述仿真源強度與所述第一內表面鋪設的吸波材料反射損耗的乘積；
所述第二等效源的位置為(-2X2，0，0)，所述第二等效源的強度為所述仿真源強度與所述第二內表面鋪設的吸波材料反射損耗的乘積；
所述第三等效源的位置為(0，2Y1，0)，所述第三等效源的強度為所述仿真源強度與所述第三內表面鋪設的吸波材料反射損耗的乘積；
所述第四等效源的位置為(0，-2Y2，0)，所述第四等效源的強度為所述仿真源強度與所述第四內表面鋪設的吸波材料反射損耗的乘積；
所述第五等效源的位置為(0，0，2Z1)，所述第五等效源的強度為所述仿真源強度與所述第五內表面鋪設的吸波材料反射損耗的乘積；
z』＝-Z2位置為良導體板。
本申請實施例採用的上述至少一個技術方案能夠達到以下有益效果：，該方法在不需要完全實物建模吸波材料的同時，根據吸波材料反射損耗特性，通過鏡面反射原理合理放置輻射源的位置來獲得吸波材料對輻射源發射信號的反射特性。通過使用該方法，不僅可避免複雜結構形式及複合材料參數的吸波材料建模，同時簡化的模型使得網格數量大大減少，可極大地降低計算資源需求，加快運算速度，提高運算效率，具有即時性與實用性。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。在附圖中：
圖1為電磁兼容暗室輻射發射試驗示意圖，其中，a、立體圖，b、頂視圖；
圖2電磁兼容暗室各內表面吸波材料反射示意圖，其中，
a、第一內表面吸波材料反射示意圖；
b、第二內表面吸波材料發射示意圖；
c、第三內表面吸波材料發射示意圖；
d、第四內表面吸波材料發射示意圖；
e、第五內表面吸波材料發射示意圖；
圖3為第四內表面吸波材料反射等效示意圖；
圖4為本發明吸波材料輻射影響仿真方法流程圖；
圖5為本發明吸波材料輻射影響仿真方法另一實施例流程圖；
圖6為本發明吸波材料輻射影響仿真系統裝置示意圖。
具體實施方式
為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本申請具體實施例及相應的附圖對本申請技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。
以下結合附圖，詳細說明本申請各實施例提供的技術方案。
圖1為電磁兼容暗室輻射發射試驗示意圖，其中，a、立體圖，b、頂視圖；暗室內除地面以外其餘五個表面均貼覆有吸波材料，且各個吸波材料表面均會反射信號，所述電磁兼容暗室為封閉的六面體屏蔽室，在所述電磁兼容暗室內有輻射源和接收天線，所述輻射源與第一內表面的距離為X1；所述輻射源與第二內表面的距離為X2；所述輻射源與第三內表面的距離為Y1；所述輻射源與第四內表面的距離為Y2；，所述輻射源與第五內表面的距離為Z1；所述輻射源與第六內表面的距離為Z2；以所述輻射源為直角坐標系(x，y，z)的原點，所述第一內表面的位置為x＝X1；所述第二內表面的位置為x＝-X2；所述第三內表面的位置為y＝Y1；所述第四內表面的位置為y＝-Y2；所述第五內表面的位置為z＝Z1；所述第六內表面的位置為z＝-Z2；所述第一內表面、第二內表面、第三內表面、第四內表面、第五內表面均鋪設有吸波材料；所述第六內表面為良導體。
圖2為電磁兼容暗室各內表面吸波材料反射示意圖，其中，a、第一內表面(輻射源所在位置後面，陰影所示表面)吸波材料反射示意圖；b、第二內表面(輻射源所在位置前面，陰影所示表面)吸波材料反射示意圖；c、第三內表面(輻射源所在位置右面，陰影所示表面)吸波材料反射示意圖；d、第四內表面(輻射源所在位置左面，陰影所示表面)吸波材料反射示意圖；e、第五內表面(輻射源所在位置頂面，陰影所示表面)吸波材料反射示意圖。本發明在進行吸波材料對暗室輻射發射試驗影響的仿真分析時，不建立吸波材料完全實物模型的條件下，根據暗室吸波材料反射損耗特性，輻射源向四周吸波材料進行照射時，吸波材料由於其材料及結構性質存在反射損耗，其對輻射源發射信號進行部分反射。根據鏡面反射原理，可以認為吸波材料反射信號為輻射源關於吸波材料背板平面鏡面對稱的等效輻射源所發射的信號，其中該等效輻射源的輻射信號幅度為經過反射損耗後的幅度。
圖3為第四內表面吸波材料反射等效示意圖。在評估吸波材料對暗室輻射發射試驗影響時，不建立吸波材料完全實物模型的條件下，根據暗室吸波材料反射損耗信息建立等效輻射源模型，由等效輻射源與接收天線之間直接照射信號來獲得吸波材料反射信號，相對位置如圖3所示，等效輻射源與輻射源關於鋪設吸波材料的第四內表面鏡面對稱(稱：等效輻射源是輻射源關於第四內表面的鏡像)，MM』與第四內表面垂直，交點為N。RM』與第四內表面的交點為W，根據幾何光學原理，信號傳輸路徑MW與M』W相等，等效發射信號傳輸路徑(M』W+WR)與輻射源發射信號傳輸路徑(MW+WR)相等。輻射信號由輻射源M經過吸波材料W處的反射進入接收天線R處，相當於在去掉吸波材料的條件下，等效輻射源Me直接照射進入接收天線R處。
等效輻射源的幅度計算。設輻射源初始幅度為A，吸波材料的反射損耗標識為Γ(dB)、或r(無量綱係數)，則輻射源關於鋪設吸波材料的第四內表面鏡面對稱的等效輻射源幅度Ae，計算公式如下：
Ae＝A×r
r＝10^(-Γ/20) 公式1
圖4為本發明吸波材料輻射影響仿真方法流程圖。本申請實施例提供一種吸波材料輻射影響仿真方法，用於電磁兼容暗室，以獲得在有吸波材料條件下電磁兼容暗室內接收天線所接收的輻射場強度。所述電磁兼容暗室為封閉的六面體屏蔽室，其中五個內表面鋪設有吸波材料，其特徵在於，包括以下步驟：
步驟101、在所述電磁兼容暗室內建立輻射源和接收天線；如圖1所示建立輻射源與接收天線模型，將其放置於殼體空間內，殼體材質為空氣。
步驟102、在所述輻射源關於每個所述鋪設有吸波材料的內表面的鏡像位置，分別建立一個等效輻射源，所述等效輻射源的強度為所述輻射源強度A與所述吸波材料反射損耗r的乘積；例如，關於第四內表面，根據輻射源與殼體空間內表面的相對位置，建立等效輻射源的仿真模型，其相對位置相當於輻射源移動到圖3所示的關於第四內表面鏡面對稱的位置處，等效輻射源與接收天線之間距離等於等效輻射源發射信號傳輸路徑(M』W+WR)；根據吸波材料反射損耗特性參數，獲得等效輻射源相對輻射源的輻射信號幅度；針對圖2所示各個內表面，建立各個平面的等效輻射源模型，各個等效輻射源與接收天線距離分別為等效輻射源發射信號傳輸路徑。
步驟103、在未鋪設吸波材料的內表面為良導體、去除鋪設有吸波材料內表面、保留等效輻射源的條件下計算所述吸收天線接收到的輻射場強度，作為仿真場強度E。所述仿真場強度即根據建立的模型仿真計算接收天線收到的輻射源輻射場強幅度。
圖5為本發明吸波材料輻射影響仿真方法另一實施例流程圖。本申請實施例提供一種吸波材料輻射影響仿真方法，用於電磁兼容暗室，以獲得在有吸波材料條件下電磁兼容暗室內接收天線所接收的輻射場強度。所述電磁兼容暗室為封閉的六面體屏蔽室，其中五個內表面鋪設有吸波材料，其特徵在於，包括以下步驟：
步驟201、在所述電磁兼容暗室內建立輻射源和接收天線；
步驟202、在所述輻射源關於每個所述鋪設有吸波材料的內表面的鏡像位置，分別建立一個等效輻射源，所述等效輻射源的強度為所述輻射源強度與所述吸波材料反射損耗的乘積；
步驟203、在未鋪設吸波材料的內表面為良導體、去除鋪設有吸波材料內表面、保留等效輻射源的條件下計算所述吸收天線接收到的輻射場強度，作為仿真場強度。根據建立的模型仿真計算接收天線收到的輻射源輻射場強幅度E。
步驟204、在未鋪設吸波材料的內表面為良導體、鋪設有吸波材料內表面無反射的條件下計算所述吸收天線收到的輻射場強度，作為理想場強度E0；即，去掉5個方向的等效輻射源，仿真計算輻射源單獨存在時，接收天線收到的輻射場強幅度；
步驟205、計算所述理想場強度和所述仿真場強度的差值。用ΔE＝E-E0來表徵不同吸波材料對暗室輻射發射試驗結果的影響。
圖6為本發明吸波材料輻射影響仿真系統裝置示意圖。本申請實施例還提供一種吸波材料輻射影響仿真系統，用於仿真如圖1-2所示電磁兼容暗室。所述吸波材料輻射影響仿真系統包含：仿真源10、仿真接收天線20、等效源；所述等效源包含第一等效源11、第二等效源12、第三等效源13、第四等效源14、第五等效源15；所述仿真源，電磁特性等同於所述輻射源，用於產生輻射場；所述仿真接收天線，電磁特性等同於所述接收天線，用於接收所述輻射場；以所述仿真源為直角坐標系(x』，y』，z』)的原點，所述仿真接收天線相對於所述仿真源的位置，與所述接收天線相對於所述輻射源的位置相同；
所述第一等效源的位置為(2X1，0，0)，所述第一等效源的強度為所述仿真源強度A與所述第一內表面鋪設的吸波材料反射損耗r1的乘積；所述第二等效源的位置為(-2X2，0，0)，所述第二等效源的強度為所述仿真源強度A與所述第二內表面鋪設的吸波材料反射損耗r2的乘積；所述第三等效源的位置為(0，2Y1，0)，所述第三等效源的強度為所述仿真源強度A與所述第三內表面鋪設的吸波材料反射損耗r3的乘積；所述第四等效源的位置為(0，-2Y2，0)，所述第四等效源的強度為所述仿真源強度A與所述第四內表面鋪設的吸波材料反射損耗r4的乘積；所述第五等效源的位置為(0，0，2Z1)，所述第五等效源的強度為所述仿真源強度A與所述第五內表面鋪設的吸波材料反射損耗r5的乘積；z』＝-Z2位置為良導體板30。
需要說明的是，在本實施例中，進行吸波材料對暗室輻射發射試驗影響的仿真時，不進行完全實物建立吸波材料模型的條件下，根據暗室吸波材料反射損耗特性，用本實施例的仿真源代替輻射源；在評估吸波材料對暗室輻射發射試驗影響時，不建立吸波材料實物模型的條件下，根據吸波材料反射損耗、即所述輻射源與電磁兼容暗室各個內表面的距離，建立等效源11,12,13,14,15，由等效源與仿真接收天線之間直接照射信號來仿真吸波材料反射信號，以圖3所示第四內表面為例，等效源與仿真接收天線之間距離設置為等效輻射源發射信號傳輸路徑(M』W+WR)。
本發明與現有的吸波材料對暗室輻射發射試驗影響仿真分析方法相比主要的創新點為：本發明可以在不需要建立吸波材料實物模型，根據吸波材料反射損耗特性，通過鏡面反射原理合理放置等效源的位置來獲得吸波材料對輻射源輻射信號的反射，不僅可避免複雜電磁參數及多樣結構形式的吸波材料建模工作，同時可簡化仿真模型，降低模型對計算資源的需求量，加快運算速度，提高運輸效率，具有即時性與實用性。本發明在實際應用中，可對表面貼覆有吸波材料的暗室進行仿真分析，達到合理評估吸波材料對暗室輻射發射試驗影響的目的，從而保障暗室輻射發射試驗的有效性。
還需要說明的是，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。
以上所述僅為本申請的實施例而已，並不用於限制本申請。對於本領域技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的權利要求範圍之內。