口径积分技术在小型机载雷达罩设计中的应用new

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1、第l7卷第4期微波学报Vol、17No．42001年12月JOURNAlOFMICROWAVESI)ec2001口径积分技术在小型机载雷达罩设计中的应用TheApplicationsofAperture—IntegrationTechniqueintheDesignofSmallAirborneRadome张强曹伟(1．南京邮电学院，南京210003)(2．南京电子技术研究所天线与微波技术国防科技重点宴验室，南京210013)ZHANGOiang。一CAOWeit1．NanjingUniversityofP05“1“ef。m埔“nicR

2、。

3、扎s，Nanji~g210003)(2．NationalKayLab．ofAntenna＆．~4icrozoaveTechnology—NangResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210013)【摘要】当天线尺寸与波长相近时，三维射线方法失效。本文应用口径积分技术，分析了小型机载雷达罩对罩内喇叭天线辐射特性的影响采用口径积分一表面积分方法分析发现，喇叭天线加流线型罩后，增益增加，波瓣出现起伏，理论预测结果为实验所证实。关键词：机载雷达罩，口径积分，表面积分．三维射线跟踪法Abstr

4、act±Whenthehorndimensionenclosednrndomeisaround^，the3_dimensionraytrackingmethodisnolongervalid．Inth[spaper，theanalysisoncharacteristicsofsmallairborneradomeispresent，bymeansofapertureintegrationtechnique．Itisfoundfromtheanalyzisresultswiththeaperture—rintegrationandsurfac

5、e—integrationmethodthatthegainofhornincreasesandthepatternundulates．Thepredictionhasbeenprovenbytheexperiment．Keyterms：Airborneradome，Aperture-Lntgra

6、j0n，Surface·integration，3-dimensionraytrackingmethod一、引言机载呻I叭天线罩的尺寸为几个波长，喇叭天线的口径与波长相近。用几何光学射线跟踪法来计算天线罩对喇叭辐射特性的影响精度很差。从喇叭辐射波

7、谱分布来分析，呻I叭天线口径辐射的波瓣宽度约为70多度，用一根谱线近似入射近场是产生误差的根本原因。。在文献[43中，作者曾经采用口径积分一表面积分和射线跟踪混合技术分析了大型机载雷达罩对线阵天线的影响。本文借助于该技术，分析了小型机载天线罩对喇叭天线辐射特性的影响。仿真计算结果表明，喇叭天线加罩后增益增加，俯仰面波瓣出现w型变化，经实际测试，证实了理论预测。说明计算数学模型是正确的。收稿日期：2001一O7—10I定稿日期：2001—08—2340微波学报二、数学模型2．1理论根据口径积分一表面积分原理．首先从喇叭口径分布求得罩壁的人射近

8、场，将流线型的机载天线罩的表面等效为局部平面，把A射到罩壁的近场经过罩后分解为切向分量，对表面切向分量作表面积分，计算得到喇叭天线带罩的辐射渡瓣假定天线罩外形为流线型，罩内天线为E面辐射喇叭。天线罩所在的坐标系：cyz。如图1定义，喇叭辐射到罩壁的电磁场覆盖菲涅尔区、夫琅和费区及远区，假定天线极化为线极化．设喇叭口径电场分布为E()，等效磁流了，()为：了一()×(1)为喇叭口面的单位法向矢量，人射到天线罩壁上的近场由下式决定：”=一Ⅱ(。+÷)×；【2)胃，一再j丁[(了·)；(一艋+譬+薯)了_}(。+_})+kg](3)式中：r—ff

9、一一f，为；的单位矢量，，分别为天线罩表面上的点和喇叭口径源点的位置矢量。考察辐射人射到天线罩壁上的近场的能流矢量，它与天线罩壁法向构成～夹角．被定义为人射角：Re(E×H’)(4)IRe(×胃·)lcos一(；t茹)(5)式中：口为人射角，；为人射场能流单位矢量，为天线罩壁的单位法线矢量。图1流线罩中的喇叭天线囤2对反射场和直射场的切向场积分设天线罩壁人射点处近似为局部平面，人射渡与罩壁法线组成一人射面，电磁场被分解为平行和垂直于人射面的正交分量，令、是平行分量和垂直分量的单位矢量，则天线罩外表面透过场的切向场矢量为：Ef—E7+E7’』

10、(6)H一H’rLe+H’rlcL在天线罩内表面上，得到反射场：E一EF，．+EF—P(8)H一H‘，Li+H。iFze1t9第l7卷第4期张强：【1径积分技术在小型机载雷达罩＆