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(zhēng)對(duì)飛機(jī)與導(dǎo)彈精確制導(dǎo)的要求也越來(lái)越高。機(jī)載、彈載天線外部的天線罩，在對(duì)天線進(jìn)行物理保護(hù)的同時(shí)，也會(huì)在一定程度上影響天線的電磁性能，因而對(duì)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(guó)防應(yīng)用價(jià)值。由于機(jī)載、彈載天線罩電尺寸很大，對(duì)其進(jìn)行精確分析往往需要通過(guò)并行計(jì)算或在大型工作站上進(jìn)行。考慮到大部分機(jī)載、彈載天線罩具有旋轉(zhuǎn)對(duì)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(jì)算需求。本

2、文密切結(jié)合國(guó)防重點(diǎn)項(xiàng)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(duì)稱特性，并通過(guò)一系列的改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了在個(gè)人計(jì)算機(jī)上對(duì)電大尺寸天線-天線罩系統(tǒng)的快速精確分析。本文針對(duì)旋轉(zhuǎn)體天線罩分析中的幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和難點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)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(duì)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(guò)程以及矩量法矩陣方程建立的詳細(xì)過(guò)程。為了利用矩量法的準(zhǔn)確性并且降低計(jì)算需求量，對(duì)采用MoM-PO混合方法對(duì)旋轉(zhuǎn)體天線罩建模也作了研究。
　　 2.研究了快速計(jì)算入射場(chǎng)模式分解系數(shù)的方法。通過(guò)抽樣，將天線罩表面上沿方位角方向周期分布的入射場(chǎng)由空域連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為空域離散信號(hào)，進(jìn)而將傅立葉級(jí)數(shù)轉(zhuǎn)化為離散周期序列的傅立葉級(jí)數(shù)，從而可以通過(guò)快速傅立葉變換一次計(jì)算出特定環(huán)面上所有模式下的入射場(chǎng)模式分解系數(shù)，

4、避免了傳統(tǒng)的采用積分方法計(jì)算時(shí)每個(gè)模式下需要單獨(dú)計(jì)算所導(dǎo)致的入射場(chǎng)模式分解系數(shù)計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。
　　 3.提出了有效選取最小計(jì)算模式數(shù)的方法。對(duì)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(jì)算時(shí)間幾乎與計(jì)算模式數(shù)成正比。模式數(shù)取得過(guò)少，計(jì)算結(jié)果尚未收斂；模式數(shù)取得過(guò)多，造成不必要的計(jì)算時(shí)間浪費(fèi)?；赑arseval定理，本文提出通過(guò)引入能量譜圖和平均能量系數(shù)來(lái)快速準(zhǔn)確確定最小計(jì)算模式數(shù)，剔除不必要的計(jì)算，在保證計(jì)算結(jié)果收

5、斂的前提下使計(jì)算量最小。
　　 4.在天線罩表面的局部曲線坐標(biāo)系下，對(duì)阻抗矩陣元素的計(jì)算進(jìn)行了研究。從所建立的電磁場(chǎng)表面積分方程出發(fā)，經(jīng)過(guò)細(xì)致的推導(dǎo)，給出了阻抗矩陣元素的計(jì)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(lái)近似，避免了沿母線方向的積分運(yùn)算；當(dāng)檢驗(yàn)點(diǎn)和源點(diǎn)重合時(shí)，采用加一個(gè)微擾量的方法來(lái)避開(kāi)奇異性問(wèn)題，避免了矩陣元素計(jì)算中繁瑣的奇異性處理過(guò)程。
　　 5.充分挖掘阻抗矩陣的特性，利用阻抗矩陣的對(duì)稱性、正負(fù)

6、模式之間矩陣元素的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及基函數(shù)的部分重疊性等幾個(gè)方面的特點(diǎn)，提出了一系列改進(jìn)措施，極大地減少了計(jì)算量，節(jié)約了內(nèi)存需求。
　　 6.提出了針對(duì)天線—旋轉(zhuǎn)體天線罩一體化系統(tǒng)的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖的快速計(jì)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(chǎng)計(jì)算方法，在兩種方法下，均對(duì)方位角積分進(jìn)行了解析處理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)的快速計(jì)算。
　　 7.提出了當(dāng)分析天線在罩內(nèi)的掃描特性時(shí)，利用不同掃描角度下阻抗矩陣相同這一特點(diǎn)，在每個(gè)