鞭天线线性阵列方向图的数值计算

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1、总第237期计算机与数字工程VoI．37No．72009年第7期Computer&DigitalEngineering2O鞭天线线性阵列方向图的数值计算张明柳超张志刚(海军工程大学电子工程学院武汉430033)摘要采用矩量法计算了2元和6元鞭天线线性相控阵的方向图，分析了天线单元之问的耦合对方向图的影响，计算结果表明，鞭天线单元问的耦合对相控阵方向图的主瓣影响不大，对旁瓣产生一定影响，且对偏离主瓣越远的旁瓣影响越严重；方向图中增益低的方向受耦合的影响较严重。关键词鞭天线方向图耦合中图分类号TN82NumericalC

2、alculationoftheRadiationPatternforaCollinearArrayofWhip—typeAntennasZhangMingLiuChaoZhangZhigang(CollegeofElectronicEngineering，NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033)AbstractTheradiationpatternsofacollinearphasedarrayconsistingof2or6whipelementsarestudiedbyMOM．Th

3、einfluenceofelementcouplingtoarrayradiationpatternisanalyzed．Resultsindicatethatelementcouplinginfluenceslittletothemain1obe，butmuchmoreserioustothesidelobe，SOdothoseoffsetdirectionsfromthemainlObe．Keywordswhip-typeantenna，radiationpattern，couplingClassNtln~arT

4、N82文献Es]和[-7-1简单涉及了天线阵单元耦合对1引言天线辐射场强的影响，并没有做深入分析；文献E6]天线作为辐射和接受电磁波的装置，在无线电介绍了如何布阵来提高天线的增益，而本文是在通信中有非常重要的地位。其中相控阵天线利用频段内通过矩量法计算得到了鞭天线线性阵列间馈电相位的控制技术来实现方向图扫描[】]，在很多的耦合对相控阵天线的方向图的影响。领域得到了广泛应用。短波相控阵天线的天线波2理论基础束的控制是通过波束控制分系统来实现的。波控系统根据计算机提供的通信空域数据进行运算，算如图1所示，天线出阵列中各个

5、移相器需要的波束控制码，使天线波阵为四根鞭天线组成束指向预定的通信空域。天线波束的控制码与空的天线阵，天线等长，间位置具有一定的对应关系。使用相控阵的短波且高度为。／4，。为通信系统能够充分发挥和改善系统的通信效果。中心频率对应的波长，在短波鞭天线组成的相控阵中，由于鞭天线问耦合图1六元鞭天线线性阵列图中心频率为18MHz。较大，因此本文由此人手，研究了13～24MHz工天线等间距，且间距为。／2，辐射波射线与阵轴线作频带内鞭天线线性阵列间的耦合对天线方向图成，相邻阵元在此方向上的相位差为：()一+的影响。kdcos

6、~，则N元均匀直线阵的归一化阵因子为：收稿日期：2009年3月18日，修回日期：2009年4月28日作者简介：张明，男，硕士研究生，研究方向：通信与信息系统。第37卷(2009)第7期计算机与数字工程表1天线阵各单元阵子的阻抗值IinI()=jl_nJI)鞭天线阵中水平面方向图中的归一化自因子为单位圆，所以鞭天线阵的归一化水平面方向图由阵因子决定。然而，在实际鞭天线组成的阵列中，由于各天线之间的耦合，使得各天线电流的相位和幅度会与以六元阵为例来分析天线阵单元阵子之间的理想无耦合情况下的电流相位和幅度不同，因此本耦合，

7、由于鞭天线以直线形式布阵，当给各单元馈文采用矩量法对天线阵列进行数值计算，分析天线等幅同相的电压时，阵子单元1与单元6的的耦合的方向图。计算时不同的工作频率，单元天线间的情况相同，而与其他单元之间的耦合不同；单元2距离不变，改变馈电电流的相位，得到不同指向的与单元5的的耦合情况相同，而与其他单元之间的天线水平面方向图。耦合不同；单元3与单元4的的耦合情况相同，而矩量法是求解微分方程和积分方程的一种重与其他单元之间的耦合不同。通过计算得到表1要的数值方法，在线天线分析以及电磁场散射等中六元阵的情况：Z一Z6，Zz—Zs

8、，Za—Z4，Z≠Z2问题中得到了广泛的应用。本文从式(2)位函数满≠，理论分析和实际计算结果相吻合，因此证明足的算子方程人手了矩量法得到的单元阵子间的耦合情况是正确的。在实际计算中也得到了天线分段中每段的电压和Ef一f+(2)电流分布，具体结果这里就不一一表述了。式中，天线导体处的电场切向分量，R===是矢位函数，是标位函数。3计算结果天线电