浅谈基于MATLAB的空间电磁场强分布测绘

龙源期刊网的空间电磁场强分布测绘作者：卢于辉来源：《科学与信息化》2019年第14期摘要通过实验、计算等方法能够得到空间内的电磁场强分布图像，可以对雷达、手机等通信装备的使用和雷电的电磁场的计算以及让作战员快速直观地了解电磁场的空间分布提供理论依据。本文的主要思想是，首先对空间进行网格离散化，对离散化的网格，测试其每一个面元中心的电磁场强度，让测得的电磁强度和磁场强度作为此面元的平均场强;接着用MATLAB来对数据进行整合;最后对整合的数据进行平均插值处理，这样就能得到一个直观的空间电磁场强分布图像，通过仿真的数据和实际测得的场强对比，表明该方法能够成立。关键词电磁场强度：场的重构：电磁环境引言在人们的日常生活中，电磁辐射无处不在，近到手机，电脑，平板，微波炉等常用家庭设备，远到雷电，电一类的电磁辐射等天然电磁辐射，电磁场强的大小会影响人们的生命安全，那么对于空间电磁场强的测量就显得尤为重要了。对空间电磁场强的测量既可以为无线通信系统的设计提供理论依据，也可以为电磁频谱的划分提供一定的参考。对于电磁场强的测绘，本文主要是通过测量多个点的场强，从而仿真出整個空间内的电磁场强，本论文首先对MATLAB做了简要的介绍，分析了几种在电磁仿真中常用的算法，即时域有限差分法，有限单元法和MOM算法，通过对比分析选择使用时域有限差分法就行计算仿真。分析了在电磁仿真中时域有限差分法计算的关键和关键点的处理，选择了合适的步长和网格点数。最后通过仿真图的结果分析空间电磁场强分布的特点。龙源期刊网基本思路电磁场是在特定空间范围随着时间和空间不断变化，电磁场强在数值上来看是关于时间和空间的连续函数，但是对于电磁场强我们不可能测量无限多个时间和空间点的场强数据，我们只是测量一部分这样的点，然后通这一部分的点，用FDTD方法能得到整个空间内的电磁场强分布。其基本思路如下[1]：（1）让工作频率为1GHZ，利用双锥喇叭天线将电磁场辐射到空间。（2）对空间进行网格离散化，建立圆柱坐标系，使用相信的电磁场强仪器测得电场强度值和磁场强度值，建立测试的圆柱坐标系，对划分的每个面元进行离散化（3）最后使用MATLAB软件拟合，对数据进行FDTD处理，然后进行平均插值及绘图处理，得到空间内电磁强度分布图。（4）通过绘制出的电磁场强度分布图得到电磁测量思路整体上遵循了对空间区域“测试区域离散—关键点测量—FDTD算法处理—场强数值拟合”这一基本思路，最终得到整个空间内的电磁场强分布图。1.2数据处理采用仪器获得的电磁场强数据，用FDTD方法进行处理，结合MATLAB很容易将离散的电场强度值和磁场强度值进行拟合，得到其相应的空间分布图像。（1）初步描点用电磁场强测量仪器测得的相应坐标的数据绘画成矩阵，然后生成对应的原始的数据图形（2）图像处理借助FDTD方法和MATLAB里面的二维插值函数将原始数据插入进行插值处理，将会得到一个更加光滑，误差更小，更加接近实际测量值的曲面，这个图形就能直观的反映出电磁场强分布。2结果分析龙源期刊网，经过二维插值处理后得到能直观的反映出电磁场强分布如图2。从图中得到的电磁场强分布得到的点与随机用场强仪测量得到的电场强度值和磁场强度值基本一致，误差在可接受的范围内，结果表明该方法可行。3结束语目前通过测量一个点的场强值来获得整个空间内的电磁场强值还处于研究阶段，本文通过实验的方法能够获得较为准确的空间电磁场强分布图，能够较为直观地看出在电磁场面的分布。参考文献[1]韩晓冬，王浩森.利用Matlab进行测绘数据处理分析[J].北京测绘，2016，（5）：133-136，127.