来模拟并设计电离层相干散射相控阵天线易迪拓培训.PDFVIP

塾旦全垦皇堕焦堡兰查生垒堡塞苤 !!! 电离层雷达天线的计算机模拟与设计 林晨 宁百齐 (中国科学院武汉物理与数学所，430071) 摘要利用计算机进行天线系统的辅助设计厦分析已有很长的时间了，早期的工作主要是对于天线设 计中丈量复杂的电磁理论套式的计算，蝙制一些程序来进行数值计算。近年来，随着计算机软硬件技术的发 展．天城的计算机辅助设计有了很大的飞跃。本文介绍了一种利用天线模拟软件来进行电离层相干散射雷达 天线阵设计的方法，对设计原理、步骤作了较为详细地说明，并给出其设计蛄果。 关键词 计算机辅助设计 天线模拟NEc．2 1．引言 天线是所有需要接收和辐射电磁波的无线电设备中不可缺少的组成部分。例如广播、通 讯、雷达、电视等设备都离不开天线装置。因此，如何设计合理的天线并有效地利用天线来 实现其各种功能，一直是一个非常重要的问题。 在天线的设计过程中，我们一方面要注意天线的电特性，另一方面也要注意天线的机械 特性，即是根据天线的电参数，如工作频率、增益、带宽、输人阻抗等，来确定天线的结构 参数。由于天线的结构参数对电性能的影响不同，数学计算比较复杂，以往设计天线是先根 据天线理论及经验公式估算结构参数，然后通过大量实验反复调整，最后予以确定“I。因此， 研制一副天线要耗费大量人力与物力，研制周期相当长。 随着计算机技术的发展，已大量应用计算机来辅助设计天线。所谓天线的计算机辅助设 计，是利用计算机进行模拟实验，以快速、省力、经济的计算代替繁重的实验，来确定天线 满足电参数所需的结构参数。 早期的计算机辅助设计天线只是单纯地利用一些编译的程序来代替人工计算”J。现在， 随着计算机软件技术的发展，出现了许多模拟天线的软件。本文中，我们利用天线模拟软件 历慨3．0来模拟并设计电离层相干散射相控阵天线，介绍天线模拟的原理和方法，给出最 后的设计结果。 2．基本原理 近年来，在分析电磁场的问题时广泛应用了计算机技术”1，由此而产生了许多用来设计 EZNEC、VE2GMI’sNEC4／WIN、SMSBSZ’sYOLIN和 和分析天线的软件，女[1W7EUs WA7RAI’s Q忪洲嗍蹲。这些软件不再是单纯地计算数值，它们可以显示天线的二维或三维 的构型，使数值计算结果形象化、易于理解，同时还可以对天线系统的工作过程作一完整的 描述，大大简化了天线的设计工作。 Code 这里我们选用的是EZNEC3．0，该软件是以天线设计的世界标准代码NEC (Numerical Code)为核心的。NECCode是一种用于分析天线和其它金属结 Electromagnetic !!!． 第七届全国电波传播学术年会论文集 构的电磁响应的计算代码，它通过计算电磁场的一些积分等式来数值化分析天线周围的电磁 场…。这种方法避免了其它分析电磁场的方法中对大量假设的简化，为电磁场的分析提供了 一个准确度高、用途广泛的好工具。经过几十年的发展，NECCode产生了BRACT、AMP、 NEC-1和NEC-2等一系列代码，每一种代码都是在前一种代码的基础上发展而来的，其中最 新的是NEC-2，其应用也最广。NEC．2在保留NEC-1各种功能的同时，又增加了～些新的内 容，其中最重要的是用数值化的格林函数来求解分块矩阵以及对地面损耗的处理，这对于分 析那些比较接近地表的天线是很有用的91。 NEC．2甩于分析天线的模式很多，主要有天线元模式、馈源模式、地面模式等”】。在天 线元模式中，对于线天线，NEC-2是将天线元分割成若干个直线段来模拟上面的电流分布， 并由此获得近场和远场的辐射；若是面天线，则将整个面分割成若干个小块进行分析。在馈 源模式中，NEC-2既可以模拟电流源，也可以模拟电压源，并且对各种源的大小、相位、馈 人位置作出准确分析。在地面模式中，NEC-2利用了samme临ld积分式来精确模拟各种地面 情况，不管是