衛(wèi)星上裝載著許多復(fù)雜的電子系統(tǒng)和設(shè)備,包括大功率的輻射系統(tǒng)和高靈敏度的接收系統(tǒng),電磁環(huán)境十分復(fù)雜。為了使衛(wèi)星上的電子設(shè)備不出現(xiàn)EMC問題,有必要在設(shè)計(jì)初期階段就開展衛(wèi)星電磁兼容的仿真和預(yù)測(cè)。本文先對(duì)一些可用于電磁兼容仿真分析的計(jì)算電磁學(xué)基本方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析,然后研究了彈跳射線法的原理,并用Python編寫了彈跳射線法程序,為接下來使用ANSYS Savant奠定基礎(chǔ)。Savant是一款基于彈跳射線法的商業(yè)電磁仿真軟件,能夠仿真安裝在電大尺寸平臺(tái)上天線的性能。本文提出了一種新的電大載體上天線布局優(yōu)化方法,即在Python和Savant聯(lián)合仿真的基礎(chǔ)上,利用相關(guān)優(yōu)化算法搜索理想的天線布局方案。該方法可以在設(shè)計(jì)初期階段為工程人員進(jìn)行衛(wèi)星上天線布局提供合理的參考方案。此方法利用Savant能比低頻電磁算法更快地得到天線間耦合的特點(diǎn),用優(yōu)化算法代替盲目的試驗(yàn),并編寫Python程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)衛(wèi)星上天線布局優(yōu)化仿真的自動(dòng)化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近任意非線性連續(xù)的多維函數(shù)。本文使用基于TensorFlow框架搭建的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)天線間的互耦等幾個(gè)簡(jiǎn)單的電磁兼容問題進(jìn)行建模預(yù)測(cè)。通過這幾個(gè)例子說明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電磁兼容預(yù)測(cè)的可行性。最后,在基于上述研究的基礎(chǔ)上,本文使用Python開發(fā)了星載天線電磁兼容仿真預(yù)測(cè)軟件。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN828.5;TN03
【部分圖文】：

衛(wèi)星電磁兼容是一個(gè)相當(dāng)龐大又復(fù)雜的問題，本文主要對(duì)彈跳射線法、衛(wèi)星上天線??布局、以及使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)目標(biāo)電磁兼容性能進(jìn)行了深入研宄。論文的主要內(nèi)容框架??如圖１．１。??論文的具體內(nèi)容安排如下：??第２章簡(jiǎn)要介紹了三個(gè)常用的電磁計(jì)算基本方法，然而這三個(gè)低頻算法都不適合??計(jì)算衛(wèi)星上天線間的互耦，所以考慮使用高頻方法，下一章使用的Ｓａｖａｎｔ就是采用基??于彈跳射線法的計(jì)算引擎，能快速仿真電大載體上天線間的互耦。然后重點(diǎn)研宄了彈跳??射線法（高頻近似算法）的實(shí)現(xiàn)原理，使用Ｐｙｔｈｏｎ編寫了彈跳射線法程序，并通過幾??個(gè)算例，對(duì)比分析了?Ｐｙｔｈｏｎ程序計(jì)算的結(jié)果和ＦｆｆｉＯ中ＭＬＦＭＭ算法的結(jié)果。??第３章提出了一種新的天線布局優(yōu)化仿真方法，即基于Ｐｙｔｈｏｎ和Ｓａｖａｎｔ的聯(lián)合??仿真，利用優(yōu)化算法搜索理想的天線布局方案。首先簡(jiǎn)要介紹了?Ｓａｖａｎｔ，然后說明如何??用Ｐｙｔｈｏｎ編寫腳本控制Ｓａｖａｎｔ自動(dòng)建立模型、設(shè)置仿真參數(shù)、運(yùn)行仿真和輸出結(jié)果。??其次

圖２．２腔體示意圖??對(duì)于斜入射的電磁波，因?yàn)槠叫袠O化和垂直極化的反射系數(shù)是不一樣的，所以在計(jì)??算反射系數(shù)時(shí)，我們要將入射電場(chǎng)分解為垂直分量足（與入射面相垂直的部分）和平行??分量＆?（與入射面相平行的部分）進(jìn)行考慮：??Ｅ＝?（２．１１）??Ｅｎ?＝?Ｅ－Ｅｘ?（２．１２）??其中，??ｍ?＝?（ｎ?ｘ?／）?／?ｆｉｘ?ｉ?（２．１３）??其中Ａ是反射點(diǎn)處的法向單位矢量，ｆ是場(chǎng)入射方向的單位向Ｍ。對(duì)于如圖２．１所示的，??在理想導(dǎo)體上涂敷厚度為ｒ的單層介質(zhì)，反射電場(chǎng)可由入射電場(chǎng)表示為：??９??

口面進(jìn)行物理光學(xué)遠(yuǎn)場(chǎng)積分，因?yàn)榍惑w內(nèi)壁往往是曲面的的，而且腔體與場(chǎng)可能會(huì)存在??遮擋的情況，如果對(duì)腔體內(nèi)壁進(jìn)行物理光學(xué)積分，將可能存在較大誤差。文獻(xiàn)［３０］給出??了如圖２．２所示的腔口面垂直于ｚ軸的腔體的遠(yuǎn)場(chǎng)散射公式：??Ｅ＝＾ｒ［Ａｅ０＋Ａ／］?（２．１６）??其中，??＝?ｅＭ＾ｙＡ?Ｅｘｃｏ＾?＋?Ｅｙｓｉ＾?１??＾?２ｋ?｛－Ｅｘ?ｓｉｎ?＜＾＋Ｅｙ?ｃｏｓ?（ｆ＞）?ｃｏｓ?６??其中，在和Ａ分別表不離開腔體的射線管，其電場(chǎng)在ｚ＝０的腔體口面＆上ｘ和ｙ方向??的分量，Ｍ＝ｓｉｎ０ｃｏｓ＃，ｖ?＝?ｓｉｎ０ｓｉｎ＾。假設(shè)一個(gè)沿方向的射線管，與ｚ＝０的口??面相交的區(qū)域的中心點(diǎn)為其相交區(qū)域的面積為那么，這個(gè)離開腔??體的射線管在腔體口徑面上的任意一點(diǎn)的場(chǎng)，可由下式近似：??Ｅｘ?＿?Ｅ．ｉｘ＾）??－ｊｋ［ｓｘ?（ｘ－Ｘｊ?）＋＾?（ｙ－ｙ／）］??Ｗ?加?ｘ，？，乃?＃?（２．１８）??換句話說，射線管內(nèi)任意一點(diǎn)的場(chǎng)和射線管中心射線的場(chǎng)有相同的幅度；此外，在??射線管上有一個(gè)線性相位的變化。當(dāng)射線管的面積不大時(shí)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 章耀文;陳少昌;;基于HFSS-MATLB-API的天線布局優(yōu)化仿真[J];計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用;2015年08期

2 汪慎文;丁立新;張文生;郭肇祿;謝承旺;;差分進(jìn)化算法研究進(jìn)展[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2014年04期

3 張興國;李慶;吳一帆;于方;;小衛(wèi)星平臺(tái)某電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2014年09期

4 劉亞丹;古發(fā)輝;;差分進(jìn)化算法研究進(jìn)展[J];科技廣場(chǎng);2013年03期

5 李永明;祝言菊;李旭;俞集輝;汪泉弟;;電磁兼容的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)技術(shù)分析[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào);2008年11期

6 袁軍;邱揚(yáng);劉其中;田錦;謝擁軍;;基于空間映射及遺傳算法的車載天線優(yōu)化配置[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

本文編號(hào)：2885636