基于快速多級子算法的艦載天線電磁兼容問題研究.pdf

1、當(dāng)今，大中型水面艦艇是擁有眾多天線的復(fù)雜平臺，其物理空間和電磁空間都非常狹小，電磁環(huán)境復(fù)雜，通信系統(tǒng)頻率覆蓋范圍廣，頻率從幾千赫茲到40GHz不等，使得艦載天線在工作時受到了很大的電磁干擾，極大的影響了水面艦艇作戰(zhàn)性能的發(fā)揮，所以對艦載天線進(jìn)行電磁兼容分析變得極其重要。
　　運用單一的多層快速多極子算法（The Multilevel Fast Multipole Algorithm）計算艦載天線電磁兼容性往往需要很大的存儲空間和計

2、算時間。因此，本文在基于MLFMA的基礎(chǔ)上，提出多MLFMA和物理光學(xué)法（Physical Optics Method）混合的方法來解決艦載天線的電磁兼容問題。首先分析了混合方法的算法組成，介紹了矩量法（Method of Moments）的基本思想理論，并建立電磁場表面積分方程，然后在此基礎(chǔ)上介紹了MLFMA的基本原理和實現(xiàn)步驟。隨后介紹了PO的基本思想，并進(jìn)一步介紹了迭代物理光學(xué)法（Physical Optics Method）的基

3、本原理和基本公式。
　　由于在實際求解過程中所構(gòu)造矩陣性態(tài)經(jīng)常較差，導(dǎo)致迭代收斂慢或不收斂。為了較好的解決積分方程收斂性差的問題，對原混合算法中的低頻算法MLFMA進(jìn)行改進(jìn)，本文提出了一種改進(jìn)算法，改算法基于MLFMA技術(shù)并構(gòu)造譜域兩步預(yù)處理器結(jié)合廣義最小留數(shù)法（The Generalized Minimum Residual Method）來加速矩陣矢量乘的求解，然后用改進(jìn)的MLFMA-PO混合算法分析艦載天線的電磁兼容性。

4、r>　　其次，本文從模型仿真方面對艦載天線電磁兼容性進(jìn)行分析，應(yīng)用FEKO軟件對某大型驅(qū)逐艦進(jìn)行電磁建模并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對天線輻射近場綜合場強特性、方向圖及天線間的耦合度進(jìn)行數(shù)值仿真。分析艦載天線在不同參數(shù)條件下的輻射方向圖和耦合強度，從而對艦載天線的電磁兼容性進(jìn)行分析。
　　最后，本文利用基于天線互耦矩陣特征值分解的算法對天線進(jìn)行優(yōu)化布局，并通過簡單的電小尺寸目標(biāo)對方法進(jìn)行驗證，做出合理性分析以及天線排布方案，將結(jié)果和實際情況進(jìn)