弹载天线设计与耦合分析

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1、西北工业大学硕士学位论文第一章绪论较大。随着天线、微波及微带基片材料研究工作的不断发展，微带天线将广泛应用于导弹上。3)弹载天线与电磁兼容：弹载天线的种类和数量很多，加载于尺寸有限的同一壳体表面时，由于天线间的互耦，会造成弹载电子设备的相互干扰。如何减少这种互耦是天线研究的～个重要课题。4)弹载天线计算机辅助优化设计：弹载天线的设计相对地面上天线的设计复杂得多。因此，弹载天线广泛应用计算机辅助优化设计是今后的主要方向。5)弹载天线理论问题：由于导弹形状特殊，其电磁场的边界条件十分复杂。所以，有许多理论问题尚未解决，有待研究

2、解决。【l】1．3天线互耦的研究背景、方法及意义随着电子技术的高速发展，世界进入了信息时代。电子、电气设备或系统获得了越来越广泛的应用。大功率发射机对不希望接收其信息的高灵敏废接收机构成了灾难性的干扰。在工业中，电磁环境越来越恶劣，往往使电子、电气设备或系统不能正常工作，引起设备性能降低，甚至受到损坏。在军事中，要在现代电子战争中取得优势地位就必须有很强的电磁对抗能力和先进的电子设备，这就要求所有的设备能够正常工作并相互兼容。天线作为通信电子设备中电磁能量的发射和接收端口，最有可能形成相互的辐射干扰，即电子系统问通过天线发

3、生相互耦合。天线互耦的强弱也就表征了天线互相干扰的强弱，常用隔离度来表征，即一个天线的发射功率与另一个天线的接收功率之比，常用dB来表示。隔离度的倒数即为耦合度。一般而言。降低这种耦合的有效措施是增大天线间距。若系统的空间有限，上述方法仍无法将干扰降低到允许的范围，则可以考虑通过合理的天线布局降低干扰。由此可见，研究天线之间的互耦对系统中天线布局有很重要的意义。电磁兼容预测技术中天线耦合度的计算方法，既包含依据天线辐射远场方向性函数的近似计算法，又包括较严格的互阻抗或互导纳法、面天线的口面场法、几何绕射理论法、存在电大导体

4、的混合法、FDTD法以及处理任意形状天线耦合西北工业大学硕士学位论文第一章绪论度的复矢量方向性函数积分法等。【2】’【9】1．4论文内容及结构本文主要研究弹载天线的设计及其互耦分析两个问题，属于天线综合和优化设计的范畴：即满足某一指标，采用某种方法综合一天线。实质上就是设计天线使之满足预定的指标并综合考虑各个方面优化天线的性能参数。本文旨在按指标要求选取合适的弹载天线类型，计算其辐射特性，由此来分析计算天线之闻的耦合度。全文共分五章，各章内容安排如下：第一章：绪论。本章介绍弹载天线的重要性以及弹载天线的类别、特点及常用分析

5、方法，并简要介绍天线互耦研究的背景、常用分析方法及意义。第二章：几何绕射理论。本章介绍几何绕射理论的基本概念，归纳典型导电直劈问题的解，以及焦散区解的修正方法，计算并验证参考文献中的典型例子。第三章：弹载天线分析。本章用金属圆柱体代替导弹外形，分别将单极子天线和惠更斯元面天线作为弹载天线，计算并分析它们在金属圆柱体上的辐射方向图。第四章：弹载天线互耦分析。本章介绍天线互耦的基本概念，将单极子天线和惠更斯元面天线分别作为弹头和弹体天线时，计算出它们的耦合系数随放置角度变化的曲线。通过分析曲线的变化规律，认为面天线是比较适合作

6、弹载天线的类型。第五章：宽带天线。本章选取微带螺旋天线作为弹体天线，分析并计算其辐射方向图及两微带螺旋天线间的耦合系数曲线；选取介质环加载圆锥喇叭天线作为弹头天线，分析并计算其辐射方向图和驻波系数曲线。4西北工业大学硕士学位论文第二章几何绕射理论2．1引言第二章几何绕射理论随着天线技术的发展，天线理论己逐步形成单独的理论体系，即研究开放性边界条件的电磁理论体系。大致有：严格解析法(按天线本身规定的边界条件严格求解，称为电磁场边值问题的严格解)，近似解析法(严格的数学模型的近似，非典型边界条件下严格解的近似或源、场分离近似确

7、定远区场)和数值法(用计算机求解数理方程)三类分析方法。它们的结合能解决许多边界复杂的问题，并得到准确的数值解。【10¨‘4】本文以弹载天线为研究对象，应用近似解析法求解弹载天线的辐射特性，即应用几何绕射理论，把典型边界条件下的严格解应用到非典型边界的条件下。2．2几何绕射理论基础2．2．1概述几何绕射理论解决了几何光学在阴影区失效的问题，改善了亮区场中的几何光学解。一致性几何绕射理论(UTD)和一致性渐进理论(EAT)克服了在几{可光学阴影边界两侧过渡区内失效的问题，是用于求解等效电磁辐射和散射的常用方法。等效电、磁流法

8、(ECM)可以计算绕射射线焦教区的场问题。14】【51161[7l2．2．2绕射射线追踪在界面上凡是入射的几何光学场不连续的点，就会产生绕射射线。从源点出发经过物体边缘、尖顶或光滑曲面上的绕射点到达预定场点的绕射射线，其轨迹由广义的费马原理(几何光学射线包括绕射射线沿从源点到场点的最短路程传西北工业大学