基于多层快速多极子和有限元混合求解的飞行器天线布局设计

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1、2017年第2期导弹与航天运载技术No.22017总第352期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.352文章编号：1004-7182(2017)02-0001-06DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20170201基于多层快速多极子和有限元混合求解的飞行器天线布局设计马召，祝学军，张阳（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）摘要：设计一种微带天线，以该天线为基础进行飞行器天线布局设计，并考虑遮挡的判断问题。模型仿真采用多层快速多极子和有限元的方法混合求解，设置混合场积分方法提高收敛性，解决了电大尺寸模型复杂电磁场的计算问题，兼顾运算速度和

2、精度，得出并分析飞行器上3天线、4天线、5天线以不同方式布局的远场方向图仿真结果，并提出一种方向图评估法则，对飞行器天线布局有一定参考意义。关键词：微带天线；飞行器天线布局；多层快速多极子中图分类号：V443文献标识码：AAircraftAntennaLayoutDesignbasedonMLFMMandFEMHybridMethodMaZhao,ZhuXue-jun,ZhangYang(ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,100076)Abstract:Aircraftantennalayoutdesignisonthebasisof

3、themicrostripantennadesigned,thejudgmentofantennashelteralsoconsidered.multilevelfastmultiplemethodandfiniteelementmethodhybridmethodareusedinmodelsimulation,CFIEmethodissetuptoimproveconvergence,theelectricallylargecomplexelectromagneticfieldcalculationproblemissolved,bothspeedandintensivebalanced

4、.Drawandanalyzefar-fieldpatternofthedifferentwayinaircraftantennalayout,andputforwardakindofpatternevaluationrule.Thispaperhascertainguidingsignificancetoaircraftantennalayoutdesign.Keywords:Microstripantenna;Aircraftantennalayoutdesign;Multilevelfastmultiplemethod0引言数量最优和方向图最优的设计。在多数飞行器系统中，由于机电系统和

5、安装载体的限制，希望能够减少天线设备量、天线尺寸和天线1微带天线和布局模型质量。特别是马赫数为5左右的高超声速飞行器在高1.1矩形微带天线模型动态飞行过程中，考虑到天线对飞行器动力性能和隐微带天线由于具有剖面低、体积小、质量轻、易身性能的影响，减少天线数量、合理进行天线布局成与飞行器共形、易与有源器件和电路集成，并且便于为飞行器数据链系统的重要工作内容。获得圆极化，容易实现双频、双极化等优点，被广泛为使高超声速飞行器能在各种飞行姿态条件下实应用于卫星通信、雷达、移动通信等无线电设备中。现有效的飞行器间通信，要求飞行器天线的方向图覆通常，微带天线设计的具体目标是在指定的工作盖全空域，要求在飞行

6、器天线方向面有全向的方向图，频率上得到预期的工作特性。为使微带天线达到这个[1]在俯仰面有较宽的覆盖范围。本文中采用微带天线实目标，首先要选择合适的贴片模型，在没有特殊要求现方向图全空域的覆盖，但是单个微带天线并不能满的情况下，可首选矩形贴片，因为矩形微带天线设计足设计要求，解决方案是采用多副收发一体的微带天简单，可采用光刻工艺制造，成本低、易于量产，并[2~4]线联合布局实现全向覆盖要求。因此，在飞行器数据且还有一系列较为成熟的理论作为研究依据。矩形链天线系统设计中，要考虑多天线的联合布局问题，微带贴片天线的模型如图1所示。使其满足200km内的弹间全向通信要求，并得出天线收稿日期：201

7、5-12-17；修回日期：2016-01-06作者简介：马召（1989-），男，助理工程师，主要研究方向为飞行器设计2导弹与航天运载技术2017年特点，一般要求做到以下两点：a）对于包含飞机在内的垂直面方向图覆盖范围，辐射方向图不存在深凹极小值点；最大辐射方向在水WG平面方向并对称辐射，而且在同角度值的两个方向上W[6]波束宽度相等。b）对于包含飞机在内的水平面和与水平面±5°立体角范围内其它平面要求如下：全