mom－utd混合方法计算共形天线阵单元间的互耦

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1、MOM－UTD混合方法计算共形天线阵单元间的互耦

2、第1摘　要：采用矩量法（MOM）结合一致性绕射理论（UTD）来计算共形天线阵单元间的互耦。这种混合方法通过UTD来修正MOM中的广义阻抗矩阵将理想导体曲面对天线的影响考虑在内，克服了单独采用这两种方法的缺点，既减少了计算量又达到了一定的精度。计算结果与文献中已有的结果吻合得相当好。关键词：矩量法；一致性绕射理论；共形天线阵；单极子；互耦　　共形天线阵，是天线单元附着在非平面表面上的天线阵。在某些特殊领域内其作用是平面阵无法替代的，比如高速飞行器上的天线阵，出于节省空间、减少空气阻力的考虑必须采用共形天线阵。当天线阵要求宽扫描角或全方位

3、覆盖的时候，共形天线阵也是最具吸引力的选择。　　共形天线阵的优点是显而易见的，但其分析也是相当复杂的。对于任意形状的共形天线阵通常没有确定的解析法，因此采用数值方法便成为分析共形天线阵的惟一途径。矩量法（MOM）是一种有很大灵活性的低频技术，在高频范围内，计算量的增大限制了其应用。一致性绕射理论（UTD）是一种高频技术，只有少量几何形状具有可以利用的绕射系数，并且这种方法通常是在假设天线电流分布已知的前提下解决天线问题的，其精度往往达不到要求。以上缺点同样也使UTD具有很大的局限性。因此，如果能把这2种技术结合起来，互相取长补短，那就可以把求解问题的范围扩大到包括MOM或UTD无法单

4、独求解的许多领域。1　MOM－UTD混合方法基本原理　　根据文献［1］，矩量法中的广义阻抗矩阵元素Zmn的表达式为：500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">与传统矩量法将所处理问题中全部物体移走而代之以等效电磁流的做法不同的是，MOM-UTD混合方法要求把天线结构中的部分物体保留下来，其余部分以等效电磁流代替。于是，根据文献［2～4］，可以得到UTD修正后的广义阻抗矩阵元素500)this.style.ouseg(this)">的一般表达式：500)this.style.ouseg(this)">其中：500)t

5、his.style.ouseg(this)">表示由基源500)this.style.ouseg(this)">产生的经过最短的自由空间路径直接到达检验源500)this.style.ouseg(this)">的场，他属于直射场；相应的，500)this.style.ouseg(this)">表示由基源500)this.style.ouseg(this)">产生的经过其他路径到达检验源的场。由于保留物体的存在，500)this.style.ouseg(this)">一般为反射场或绕射场，他属于UTD修正量。2　理想导体凸曲面上2个单极子间的互耦　　天线结构如图1所示。　　500)th

6、is.style.ouseg(this)">　　单极子1和2都垂直于曲面放置，与曲面的交点分别为Q1和Q2，并假设一个单极子相对于另一个单极子处于阴影区。500)this.style.ouseg(this)">分别为曲面在Q1和Q2两点处的单位法向量，曲线t表示由Q1点到Q2点的表面射线500)this.style.ouseg(this)">效电流代替。在这里，分别采用脉冲函数和δ函数作为矩量法的基函数和检验函数，即脉冲基加点选配。根据文献［1］，需将每个单极子分成等长的若干小段，设每段长度为Δl，则第n小段用符号500)this.style.ouseg(this)">就相当于位于第

7、n小段上的单位幅度的恒定电流，检验源OM－UTD混合方法对理想导体凸曲面上2个单极子间的互耦进行了分析，所得到的结果与文献中已有的结果取得了一致。该混合方法避免了严格矩量法（MOM）分析电大尺寸天线运算量大、运算时间长的弊病，同时又提高了一致性绕射理论（UTD）的计算精度，应该说这种方法物理概念清晰、应用简便，对于分析共形天线阵等电尺寸很大的天线结构具有很大的优势。