相控陣偶極子天線單元散射場(chǎng)的有限元法研究.pdf

1、新一代機(jī)載相控雷達(dá)天線陣—金屬底板上立體介質(zhì)片上偶極子天線陣的后向RCS研究具有重要價(jià)值。目前尚未見(jiàn)到文獻(xiàn)報(bào)道，它不能用現(xiàn)在廣泛用的復(fù)鏡像技術(shù)和混合位積分方程的MOM求解。擬采用有限元法和吸收邊界方法計(jì)算其一個(gè)單元的散射和后向雷達(dá)散射截面RCS。國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道了用這一方法求解(立體介質(zhì)片)的Vivaldi天線的散射，本題目采用此方法研究偶極子天線是一次創(chuàng)新。
　　實(shí)際的機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)天線，其單元數(shù)達(dá)1000以上。其散射場(chǎng)的分析是采用

2、有限元分區(qū)技術(shù)(FEM-DDM)將全域分解成子域(一個(gè)單元即一個(gè)子域)計(jì)算，從而將變量數(shù)高達(dá)710—910減小到目前計(jì)算資源允許的范圍內(nèi)(106—107)，一個(gè)單元的計(jì)算量大約為(104—105)。
　　本文機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)采用金屬底板(d=680mm圓形平板)上豎立的電介質(zhì)片上的印刷偶極子天線陣。它的立體介質(zhì)片印刷電路的結(jié)構(gòu)不適用于現(xiàn)有的分析微帶貼片的全波混合位積分方程(Full wave mixed potential inte

3、gral equation)用矩量法(MoM)的求解方法。原因是積分方程的核心(kernel)格林函數(shù)的求解非常困難。
　　有限元法(FEM)有很強(qiáng)的處理復(fù)雜介質(zhì)的能力。場(chǎng)域只需寫(xiě)出一個(gè)FEM方程，場(chǎng)域中有不同的介質(zhì)時(shí)只需在剖分單元中代入相應(yīng)介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率即可。對(duì)復(fù)雜的輻射單元采用FEM分析，容易建立計(jì)算模型和獲得較準(zhǔn)確的電磁場(chǎng)解。但對(duì)于大型天線陣，由于變量數(shù)太大(例如，大于710)，從而需要很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間和對(duì)內(nèi)存的很大需

4、求。
　　本文采用FETI-DPEM方法研究印刷偶極子天線的一個(gè)單元在平面波入射下的散射場(chǎng)的計(jì)算方法、后向RCS機(jī)理分析和減小后向RCS的可行性研究；為相控陣?yán)走_(dá)天線陣的散射分析和減小后向RCS研究奠定基礎(chǔ)。并為雷達(dá)天線的隱身設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)及參考價(jià)值。
　　相控陣天線是一門高度綜合的科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展很大程度上依賴于微電子、電真空、光電子等技術(shù)的發(fā)展。對(duì)相控陣?yán)走_(dá)的需求也是對(duì)這些相關(guān)技術(shù)發(fā)展的一種重要推動(dòng)力。總之，自適應(yīng)程