不同环境影响评价下共形蝶形天线性能的理论分析-易迪拓培训.pdfVIP

第25卷第6期 电 波 科 学 学报 V01．25，No．6 2010年12月 CHINEsEJouRNALoFRADIoscIENCE December．2010 文章编号1005—0388(2010)06一1163一06 不同环境影响下共形蝶形天线性能的 理论分析 胡慧琳 谭云华 朱柏承 周乐柱 (北京大学信息科学技术学院．北京l00871) 摘 要 采用有限元一边界积分方程方法(FE—BI)系统分析了不同环境情况下的共形 天线性能。以典型的平面和圆柱共形蝾彩天线为例，分析了共形天线的一般辐射性 能及散射特性，针对天线表面涂覆不同吸波涂层的复杂问题进行了讨论；最后，结合 实际天线的工作情况，分析了共形天线馈源对其散射特性的影响，以及受到入射场影 响时天线方向图的变化。研究表明：不同环境情况下天线的辐射和散射性能均有较 大改变，环境因素成为天线设计中不容忽视的问题。 关键词 有限元一边界积分方程法；共形天线；电磁辐射；雷达散射截面；吸波材料 中图分类号 TN82 文献标志码 A 型算法如边界积分方程法(B1)睁引，体积分方程法 1．引 言 作为现代天线领域的重要组成部分，共形天线 分方程法计算较简便，尤其对复杂结构和电大尺寸 已吸引学术界越来越多的关注。尤其是在高速运动 空间问题处理较好，但缺点是边界处理起来比较困 的载体上，与载体共形的天线不会由于对物体的空 难；典型算法如有限元方法(FEM)[1引，时域有限差 气动力外形造成破坏而产生额外的气动阻力，却又 分法(FDTD)等。经过综合比较，文中采用基于有 能实现天线的固有特性，因而在导弹、卫星、舰船和 限元法和边界积分方程法的混合算法(FE—BI)，该 个人通信等领域的应用将日益普遍【1]。 方法结合了二者的各自优点，不仅可以对边界准确 在不同应用背景下，环境因素对共形天线性能 建模，还可以解决具有复杂几何结构和介质分布的 造成的影响不容忽视。一方面，现代战争对载体的 问题，因此非常适用于共形天线分析。 隐身性能要求越来越高。当天线共形在载体表面 尽管FE—BI是较为成熟的算法，也有不少文献 时，不可避免地面临被探测到的威胁，因此，对天线 应用于电磁辐射和散射问题【11’1副，但是应用该方法 的雷达散射截面(RCS)研究也非常必要。除了改善对共形天线的辐射和散射特性进行系统分析的文献 载体的物理结构以外．一个非常有效的方法就是在 则很少见。论文在详细介绍FE—BI算法用于辐射 载体表面涂覆吸波材料以降低RCS。在天线表面 和散射问题的原理及公式的基础上，以典型的平面 涂覆不同吸波材料将对共形天线的RCS性能产生 和圆柱共形蝶形天线为例，系统分析了不同环境下 重要影响。而在雷达探测时，共形天线往往都是处 共形蝶形天线的性能：首先详细分析了共形天线的 于工作状态，故其馈源必定会对RCS造成相应影 一般辐射性能以及散射特性；然后讨论了表面涂敷 响。另一方面，实际工作中的天线也常常会受到外 不同介质涂层对天线性能的影响；最后结合天线的 界入射场的影响。因此，入射场对其辐射方向图的 实际工作情况，分析了在工作状态下考虑馈源影响 改变也将严重影响共形天线的性能。 的共形天线的散射特性，以及有入射场影响时的天 常见的共形天线分析算法主要有：积分方程 线方向图的变化。结果表明：不同环境情况下天线 法[2]和微分方程法D一]。积分方程法计算精确，但缺的辐射和散射性能均有较大改变，环境因素成为天