基于圓柱載體的共形偶極子天線陣性能研究.pdf

1、在電子戰(zhàn)與信息戰(zhàn)飛速發(fā)展的今天，各種先進(jìn)的飛行器和交通工具所攜帶的天線除了要求具有優(yōu)異的性能之外，更要求天線單元能安裝嵌入載體表面，使陣列天線的表面與這些載體表面吻合，共形天線就是在這種情況下定義的。不僅傳統(tǒng)的軍事工業(yè)對(duì)高性能的共形天線有著強(qiáng)烈的需求，而且隨著移動(dòng)通訊的飛速發(fā)展，共形天線作為基站天線或便攜式天線，都有著良好的應(yīng)用前景。因此，分析研究共形天線的特性具有極其重要的國(guó)防意義和工程價(jià)值。 本文首先研究了一種應(yīng)用RWG基函

2、數(shù)和偶極矩聯(lián)合分析平面天線陣特性的方法。該方法利用在偶極子天線模型中，每個(gè)RWG基邊緣元素上的電流分布都可以由一個(gè)無(wú)窮小的偶極子天線產(chǎn)生的電流代替，每個(gè)小天線具有相同的偶極矩的原理，通過(guò)對(duì)所有偶極矩產(chǎn)生的電場(chǎng)求和得到陣列的電場(chǎng)。該方法將電場(chǎng)積分方程轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)求和運(yùn)算，因此很大程度上縮減了計(jì)算時(shí)間，提高了計(jì)算效率。 其次，針對(duì)電大尺寸共形天線的分析方法收斂速度慢、數(shù)值計(jì)算不準(zhǔn)確的問(wèn)題，提出了一種依據(jù)圓柱載體模型、改進(jìn)積分路徑的Wa

3、tson變換簡(jiǎn)化電場(chǎng)公式的方法。該方法根據(jù)圓柱載體的特殊結(jié)構(gòu)，利用Watson變換將電場(chǎng)積分路徑進(jìn)行改造，改造后的積分路徑縮減了求解電場(chǎng)過(guò)程，從而提高了積分計(jì)算效率。仿真結(jié)果證明，其計(jì)算結(jié)果與直接積分所得的結(jié)果比較，該方法在不影響精度的前提下大大減少了計(jì)算的復(fù)雜性，縮短了計(jì)算時(shí)間，可以方便有效地處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的適用性。再次，針對(duì)現(xiàn)有共形天線理論研究多忽略互耦和沒(méi)有進(jìn)行互耦補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，分別提出了計(jì)算互耦和補(bǔ)償互耦的方法：在計(jì)算互耦

4、方法中，提出了一種應(yīng)用偶極矩的性質(zhì)修正混合算法計(jì)算廣義阻抗矩陣的方法，該方法利用偶極矩連接RWG基相鄰區(qū)域信息的特點(diǎn)，修正混合方法沒(méi)有考慮不同區(qū)域互耦影響的不足；在互耦補(bǔ)償方法中提出了一種利用接收電壓信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償期望信號(hào)，從而得到補(bǔ)償矩陣的方法，該方法以偶極子天線電流分布相對(duì)穩(wěn)定為前提，將電流分布進(jìn)行歸一化提取，得到互耦影響下的實(shí)測(cè)電壓值，將實(shí)測(cè)電壓值與期望信號(hào)電壓值進(jìn)行比較推導(dǎo)出互耦補(bǔ)償矩陣。因此在互耦特性的考慮上，本文采取雙保險(xiǎn)，先

5、是計(jì)算廣義阻抗矩陣方法中計(jì)入各“小單元”之間的“互耦”，而后再對(duì)廣義阻抗矩陣進(jìn)行補(bǔ)償。仿真試驗(yàn)表明，互耦補(bǔ)償效果在很大程度上降低了輻射方向圖和RCS的旁瓣效應(yīng)。 最后，針對(duì)共形天線散射特性的建模精度和RCS減縮的問(wèn)題，本文分別提出了新的共形天線建模方法和RCS減縮技術(shù)：在共形天線散射特性的建模方面提出了一種應(yīng)用非均勻有理B樣條理論(NURBS)+MOM混合技術(shù)對(duì)共形天線進(jìn)行建模方法，該方法將柱體共形天線分為圓柱載體和天線兩個(gè)區(qū)域