電大尺寸旋轉(zhuǎn)體天線罩的快速精確分析.pdf

1、隨著軍用電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭對飛機(jī)與導(dǎo)彈精確制導(dǎo)的要求也越來越高。機(jī)載、彈載天線外部的天線罩，在對天線進(jìn)行物理保護(hù)的同時，也會在一定程度上影響天線的電磁性能，因而對天線-天線罩一體化系統(tǒng)進(jìn)行精確的電磁分析不僅具有理論意義，而且具有國防應(yīng)用價值。由于機(jī)載、彈載天線罩電尺寸很大，對其進(jìn)行精確分析往往需要通過并行計算或在大型工作站上進(jìn)行?？紤]到大部分機(jī)載、彈載天線罩具有旋轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)特性，我們可以利用這種結(jié)構(gòu)上的特殊性降低計算需求。本

2、文密切結(jié)合國防重點項目“天線-天線罩系統(tǒng)電磁特性一體化分析”，利用天線罩結(jié)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)對稱特性，并通過一系列的改進(jìn)措施，實現(xiàn)了在個人計算機(jī)上對電大尺寸天線-天線罩系統(tǒng)的快速精確分析。本文針對旋轉(zhuǎn)體天線罩分析中的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)和難點問題展開研究，作者的主要工作和成果可以概括為：
　　 1.研究了基于表面積分方程的天線-旋轉(zhuǎn)體天線罩的建模方法。針對天線罩底部封閉和不封閉兩種情況，基于等效原理建立了兩種等效模型，然后分別從兩種等效模型出發(fā)

3、，給出了表面積分方程建立的原理和過程以及矩量法矩陣方程建立的詳細(xì)過程。為了利用矩量法的準(zhǔn)確性并且降低計算需求量，對采用MoM-PO混合方法對旋轉(zhuǎn)體天線罩建模也作了研究。
　　 2.研究了快速計算入射場模式分解系數(shù)的方法。通過抽樣，將天線罩表面上沿方位角方向周期分布的入射場由空域連續(xù)信號轉(zhuǎn)化為空域離散信號，進(jìn)而將傅立葉級數(shù)轉(zhuǎn)化為離散周期序列的傅立葉級數(shù)，從而可以通過快速傅立葉變換一次計算出特定環(huán)面上所有模式下的入射場模式分解系數(shù)，

4、避免了傳統(tǒng)的采用積分方法計算時每個模式下需要單獨計算所導(dǎo)致的入射場模式分解系數(shù)計算時間過長的問題。
　　 3.提出了有效選取最小計算模式數(shù)的方法。對于旋轉(zhuǎn)體目標(biāo)分析中所采用的基于模式分解的矩量法，計算時間幾乎與計算模式數(shù)成正比。模式數(shù)取得過少，計算結(jié)果尚未收斂；模式數(shù)取得過多，造成不必要的計算時間浪費?；赑arseval定理，本文提出通過引入能量譜圖和平均能量系數(shù)來快速準(zhǔn)確確定最小計算模式數(shù)，剔除不必要的計算，在保證計算結(jié)果收

5、斂的前提下使計算量最小。
　　 4.在天線罩表面的局部曲線坐標(biāo)系下，對阻抗矩陣元素的計算進(jìn)行了研究。從所建立的電磁場表面積分方程出發(fā)，經(jīng)過細(xì)致的推導(dǎo)，給出了阻抗矩陣元素的計算表達(dá)式。將沿母線方向的三角形函數(shù)采用四段脈沖函數(shù)來近似，避免了沿母線方向的積分運算；當(dāng)檢驗點和源點重合時，采用加一個微擾量的方法來避開奇異性問題，避免了矩陣元素計算中繁瑣的奇異性處理過程。
　　 5.充分挖掘阻抗矩陣的特性，利用阻抗矩陣的對稱性、正負(fù)

6、模式之間矩陣元素的對應(yīng)關(guān)系以及基函數(shù)的部分重疊性等幾個方面的特點，提出了一系列改進(jìn)措施，極大地減少了計算量，節(jié)約了內(nèi)存需求。
　　 6.提出了針對天線—旋轉(zhuǎn)體天線罩一體化系統(tǒng)的遠(yuǎn)場方向圖的快速計算方法。分別介紹了采用直接積分和利用互易定理的兩種遠(yuǎn)場計算方法，在兩種方法下，均對方位角積分進(jìn)行了解析處理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)場的快速計算。
　　 7.提出了當(dāng)分析天線在罩內(nèi)的掃描特性時，利用不同掃描角度下阻抗矩陣相同這一特點，在每個