车载电磁环境监测系统中天线耦合建模分析

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1、科技信息○机械与电子○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2010年第1期车载电磁环境监测系统中天线耦合建模分析冯菲菲张夏玮（兰州大学甘肃兰州732750）【摘要】本文对车载电磁环境监测系统中天线之间的耦合进行了探讨。首先简要介绍了矩量法的基本理论，并利用矩量法与微波网络理论相结合的方法建立了天线之间的耦合度模型,然后通过FEKO对天线之间的耦合进行计算，并用仿真的方法验证了模型的可行性。分析结果对多天线的安装布局有重要的指导作用。【关键词】矩量法；耦合度；天线【Abstract】Thispap

2、erisaimedatvehicleloadingelectromagnetismenvironmentmonitoringsystemstudyingthemutualcouplingbetweenantennas.First,itintroducesbasictheoryofmethodofmomentsandusesmethodofmomentscombiningmicrowavenetworktheorytosetupcouplingeffectsmodel.ThenthoughFEKOcalculating

3、andemulatingthemutualcouplingeffectsbetweenantennas.Theanalysisresulthasimportantdirectionactionfordistributionamongmanyantennas.【Keywords】Methodofmoments；Couplingeffects；Antennas0．引言Z，Z′———观察点与原点的坐标在车载电磁环境监测系统中，一般采用多付天线通过频段接力的直接用上述形式的积分方程是很难求解出I（Z′）的。矩量法采用方式覆盖

4、所监测的频段，而且多付天线一般都安装在同一转台上，因下面两个步骤将式（3）转化为代数线性方程组。此天线之间的距离不可能太大，天线之间的互耦影响很难避免，另外2．1用一组简单函数的和来近似表示未知电流I（Z′）2天线在接收电磁波的同时，由于电磁感应和通道阻抗失配，可能发射1坠ψ（Z，Z′）＋β2ψ令K（Z，Z′）=（Z，Z′电磁波，这不但使频段相邻天线的方向性发生变化，而且还会使被监姨2）姨（4）4πjωε0坠Z测信号的功率测量值出现偏差。尤其在短波频段各天线可能处在相互式（3）可表示成的近场中，既不能简单地采用远场公

5、式来计算这种互耦，也不能运用L／2i近场公式来计算这种互耦，而采用矩量法将这种天线之间的互耦问题乙I（z′）K（Z，Z′）dZ′＝－EZ（Z）（5）－L／2转化为端口之间的功率传输问题，利用矩阵运算求出天线之间的耦合N系数矩阵，得出各对天线之间的耦合度，并依次确定天线的合理布局。设I（Z′）≈ΣIiFi（Z′）（6）i=11．耦合度其中F（Z′）是一组设定的线形无关的函数，称为展开函数或基函i耦合度C定义如下（参见图1）数，I是未知的复系数。将（6）代入（5），得iPoutPoutPincPout1NC===（1）L

6、／2PPPP2iinincininc1-ΓΣ乙K（Z，Z′）IiFi（Z′）dZ′＝－EZ（Z）（7）－L／2i=1P2out＝C（1-Γ）（2）F（Z′）的选择原则是使其有限项之和必须趋近于I（Z′）。Piin2．2用一组简单函数W（Z）乘以式（7）两端并取积分式中P———入射到发射天线的功率jincNL／2L／2L／2iP———在发射天线端的inΣ乙乙K（Z，Z′）Wj（Z）IiFi（Z′）dZ′dZ=-乙Wj（Z）EZdZ（8）－L／2－L／2－L／2i=1P———在接收天线端的净输出功率out函数W（Z）（其

7、中j=1，2，…N）称为权函数。jΓ———在发射天线端电压复反射系数L／2L／2令Z=K（Z，Z′）W（Z）F（Z′）dZ′dZij乙乙ji－L／2－L／2L／2iV=-W（Z）EdZ（9）i乙jZ－L／2NΣZijIi＝Vi图1天线耦合度定义i=1即［V］＝［Z］［I］2．矩量法简介展开函数一般有两种选择方式，即整域基和分域基，但一般推荐矩量法（TheMethodofMoments,简称MOM），是近年来在天线、微使用分域基，因为分域基的数值稳定性较高，常用的展开函数一般有波技术和电磁散射等方面广泛应用的一种方法。

8、从实际工程问题涉及脉冲函数、分片三角函数、分片正弦函数；权函数的选择可选与展开函开域、激励场源分布形态较为复杂等特征出发，矩量法是将待求的积数相同，也可不同，如果选择相同，则称为伽辽金法。分问题转化为矩阵方程问题，借助计算机求得其数值解，从而在所得由式（9）中解线性代数方程组，算出［I］，然后代入式（6），即可得激励源分布的数值解基础上，即可算