机载低副瓣阵列天线的设计与仿真

摘要

电大尺寸平台中的天线性能分析一直是电磁工程领域的重要课题之一。在众多电磁计算方法中，矩量法（MoM）与物理光学法（PO）形成的混合方法（MoM-PO）经常被用来仿真此类问题。然而，对于低副瓣天线等实际应用，PO的计算精度往往难以满足工程需求。
　　为了获得高精度仿真结果，一种理想的方法是利用MoM一体化仿真天线阵列与平台。虽然高阶基函数、核外技术、并行计算技术等先进技术的发展极大地扩展了MoM的仿真能力，但是对于数百波长的电大平台，由于计算资源限制，利用MoM进行精确仿真仍然比较困难。
　　针对电大尺寸平台中天线性能分析，本文研究了低副瓣天线阵列的泰勒综合，并设计了一种有效的计算方法——高阶矩量法与多层快速多极子的混合方法（HoMoM-MLFMA）。天线阵列通常包含大量细小结构以及金属、介质材料，本文采用HoMoM进行仿真。与传统基函数（如RWG基函数）相比，高阶基函数显著降低了未知量，进而降低了计算量与存储量。为了避免矩阵方程迭代求解收敛慢的问题，HoMoM采用LU分解求解矩阵方程。对于电大尺寸平台，采用MLFMA进行仿真。然后通过近场考虑天线与平台之间的耦合。数值结果表明，HoMoM-MLFMA的计算精度明显优于MoM-PO。
　　为了进一步提高 HoMoM-MLFMA的计算能力，本文在串行算法基础上研究了HoMoM的矩阵分块并行策略及MLFMA的自适应平面波划分并行策略，并利用并行算法仿真了2132单元的微带天线阵列安装于400波长飞机平台后的受扰辐射特性。

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第一章 绪论

1.1研究背景及现状

1.2研究目的及意义

1.3算例测试平台

1.4本文研究内容及工作安排

第二章 矩量法与快速多极子混合方法

2.1并行高阶矩量法

2.2并行快速多极子方法

2.3 HoMoM-MLFMA混合方法

2.4总结

第三章 微带天线阵

3.1微带天线

3.2阵列天线

3.3泰勒综合

3.4总结

第四章 机载低副瓣微带天线阵列的仿真及分析

4.1大型椭圆口径阵列天线设计及仿真

4.2机载阵列天线电磁辐射特性的仿真分析

第五章 总结与展望

5.1 研究结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.在学期间的研究成果