(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111541231.X (22)申请日 2021.12.16 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114239268 A (43)申请公布日 2022.03.25 (73)专利权人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 郑奎松　张兴铭　 (74)专利代理 机构 西北工业大 学专利中心 61204 专利代理师 金凤 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (56)对比文件 CN 10483 3860 A,2015.08.12 CN 104992001 A,2015.10.21 US 2016363617 A1,2016.12.15 US 2016204515 A1,2016.07.14 CN 113642208 A,2021.1 1.12Chuanwei Wu et al.Analysis o n low- frequency scat tered fields from underwater target. 《IE EE》 .2021, 郑奎松 等.分析 水下目标的大比例变换总 场散射场源FDTD方法. 《计算物理》 .2016,第3 3卷 (第1期),75 -82. Xiaoman Sun et al.Radiated Fields of f=8Hz Underwater Electric Dipo le With SNIM. 《IEEE》 .2021, 巨汉基等.离 散复镜像法在海水极低频电磁 波传播计算中的应用. 《电子与信息学报》 .201 1, (第04期),164-168. 张立琛等.基于磁偶极子的舰船轴频电磁场 场源建模与试验 验证. 《西北工业大 学学报》 .2016,(第0 5期),98-10 5. 王宏磊等.海中低频水平磁偶极子在空气中 产生的电磁场. 《计算机 仿真》 .2012,(第08 期), 142-146. (续) 审查员 李思彤 (54)发明名称 一种基于Romberg获取水下双电偶极子阵列 跨界面辐射场的方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于Ro mberg获取水下双 电偶极子阵列跨界面辐射场的方法， 首先以单个 水下电偶极子天线的辐射模型为基础， 基于 Romberg求积公式导出海面上方1000m处沿单轴 测量线的磁场分量， 并与FDTD计算得到的结果进 行比较， 验证计算的正确性， 同时在单个天线的 公式的基础上进行坐标平移和坐标变换， 得到水 下双电偶极子辐射的电磁场分量的计算公式， 最 后通过控制电偶极子阵元之间的距离， 得到水下 双电偶极子在空间多个位置的电磁场分量的分 布与变化规律。 与现有的水下电偶极子计算方法 相比， 本发明使用Ro mberg求积公式， 运算更加简 便， 并且探究了阵元距离对电磁场分布的影响运算效率更高， 思路新颖， 具有创新性， 对于水下电 偶极子天线阵列的应用方面具有重要意 义。 [转续页] 权利要求书6页 说明书14页 附图3页 CN 114239268 B 2022.10.04 CN 114239268 B (56)对比文件 黎敏谦等.海水中偶极子电场的实验研究. 《舰船电子 工程》 .201 1,(第10期),109-1 11+114.苏燕飞.电四极子作同频旋转振动的辐射. 《洛阳师范学院学报》 .20 09,(第02期),45 -48+ 99.2/2 页 2[接上页] CN 114239268 B1.一种基于Romberg获取水下双电偶极子阵列跨界面辐射场的方法， 其特征在于， 包括 如下步骤： 步骤1： 建立水 下单个电偶极子天线的柱坐标系空间模型； 步骤1‑1： 以海平面所在平面为z＝0m平面并且设置z轴正方向从海水指向空气； 海面之 下空间称为区域1， 海面之下空间所有物理量的下标用 “1”表示； 海面之上空间称为区域2， 面之上空间所有物理量的下标用 “2”表示； 设水下单个电偶极子位于海面下d处， 并且朝向 设置为x方向； 确定电偶极子源的工作频率 为f； 步骤1‑2： 水下单个电偶极子存在镜像电偶极子， 它的镜像位于海面上方d米处， 并且朝 向为‑x方向； 步骤1‑3： 设定海水的电导率为σ， 海水的相对介电常数为 εr， 海水介电常数为 ε1＝ ε0εr‑j σ /ω， 其中ε0＝8.85×10‑12为真空介电常数， ω为角频率， j代表虚部； 空气与海水介质均采 用真空磁导 率； 步骤2： 利用镜像原 理， 代入边界条件， 求解电磁场的亥姆霍兹方程， 得到水下单个电偶 极子天线辐射场的柱坐标计算公式； 步骤2‑1： 分别求出 水下电偶极子天线在海面上和海面下的电磁场分量； 电磁场及场源用傅里叶变换表示 为： 其中， x,y,z分别表示场点在空间直角坐标系的坐标， ξ, η,z分别表示电磁场经过傅里 叶变换后的场点空间坐标， E(x,y,z)表示场点处的电场强度， H(x,y,z)表示场点处的磁场 强度， J(x,y,z)表示场点处的电流密度； 表示E(x,y,z)的傅里叶变换， 表示H(x,y,z)的傅里叶变换， 表示J(x,y,z)的傅里叶变换； 后 续公式中字母上面 加“～”， 表示“～”下函数的傅里叶变换； 位于(0， 0， ‑d)点的x方向水平电偶极子的电流密度为： J(x,y,z)＝x δ(x)δ(y)δ(z+d)                   (4) 其中， δ(x)、 δ(y)分别 表示位于x轴、 y轴的冲 激函数， δ(z+d)表示沿 ‑z方向平移距离d的 冲激函数； J(x， y,z)的傅里叶变换为： 把电场、 磁场及场源的傅里叶变换式代入麦克斯韦方程组的两个旋度方程， 在直角坐 标系内展开 傅里叶变换的旋度方程， 则得： 权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114239268 B 3