平臺與天線的一體化電磁建模及工程實踐研究.pdf

1、為實現(xiàn)功能的多樣化，越來越多的天線被架設(shè)到裝備平臺上，系統(tǒng)也變得更為復(fù)雜。天線與平臺之間的相互耦合不僅影響天線本身的性能，同時也影響到系統(tǒng)整體的電磁兼容特性、電磁隱身特性、空氣動力學(xué)特性等等。因此平臺與天線一體化建模分析的重要性逐漸體現(xiàn)了出來。在具體的工程應(yīng)用中，為降低平臺載荷、減少天線數(shù)目，有效的寬帶/超寬帶天線被放到一個顯著的位置；另外，彈載/機載平臺天線的共形或共口徑研究等也被提到了日程上來。 本文的工作正是基于上述背景而

2、開展的，研究內(nèi)容不僅包括平臺天線的一體化電磁建模技術(shù)，還包括應(yīng)用需求極強的工程設(shè)計。所涉及到的方法不僅有精確的積分方程方法、高效的混合/近似方法，還包括實驗測試、縮比模型等方法。 圍繞平臺天線一體化建模的數(shù)值方法，本文首先以矩量法為基礎(chǔ)，考查了基本流程，分析了其中的關(guān)鍵技術(shù)，也給出了在電小或諧振尺度平臺下天線問題的實例。在涉及到饋電區(qū)幾何/電磁建模的細(xì)節(jié)時，提出了“線簇-面”型及“角-面/角”型單點連接基函數(shù)，優(yōu)點是能夠節(jié)省未知

3、量、加快求解時間。 為提高求解效率，進一步研究了混合的電磁場迭代方法及(多層)快速多極子方法。這些方法，特別是后者，不僅具有精確性、同時具有顯著的高效性。對于(多層)快速多極子方法，本文不僅研究了其用于電大PEC平臺天線建模的詳細(xì)過程，同時還將其應(yīng)用于金屬-介質(zhì)復(fù)合平臺上的天線仿真。所給出的驗?zāi)＜皯?yīng)用實例也都具有較強的針對性。 平臺天線問題實際上具有顯著的特點，即局部或本地特性?；谶@個特點，一些混合或近似方法可被利用以

4、節(jié)省計算量、提高求解效率。本文主要考查了平臺遠端邊界硬截斷、忽略平臺中遠區(qū)互耦的矩量法一物理光學(xué)混合方法、新型相位基函數(shù)在輻射問題中的應(yīng)用、考慮有耗地面影響的格林函數(shù)平面波反射系數(shù)修正法等。這些方法的有效性在與精確結(jié)果的對比中得到了很好地體現(xiàn)。 艦載短波/超短波全向超寬帶通信天線的設(shè)計是本文基于實驗研究方法的一項重要工程實踐。在綜合現(xiàn)有天線寬帶技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文采用結(jié)構(gòu)復(fù)用、雙端饋電、套筒匹配、分布參數(shù)優(yōu)化等手段設(shè)計出的新型雙饋

5、組合式籠錐超寬帶艦載通信天線在超過30個倍頻的帶寬內(nèi)實現(xiàn)了很好的匹配，而所需尺寸卻較國內(nèi)外同類型參考天線表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，因而在實用上更具競爭力。 本文還在真實的彈載介質(zhì)罩下研究了很具挑戰(zhàn)性的定位+遙測、定位+引信兩個雙天線共口徑方案。將傳統(tǒng)的四繞螺旋天線加以改進并作為定位天線，遙測天線考查了環(huán)形地板上的單極振子及二元陣列，而引信天線簡單地采用以腔壁為地的水平單極振子。通過實驗詳細(xì)研究了口徑尺寸及互耦對天線性能的影響，最終的布局