車載系統(tǒng)角反射天線建模與電磁兼容分析

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1、2車載系統(tǒng)角反射天線建模與電磁兼容分析的可用于電磁兼容仿真的商業(yè)軟件有HFSS、FEKO、ADS、CST、XFDTD等，其功能很多，如ANSYS公司的FEKO，就包括天線設(shè)計(jì)、天線布局、介質(zhì)體模擬、電磁兼容、微帶天線、微帶結(jié)構(gòu)與電路、電磁隱身特性分析等功斛10J，而單就電磁兼容分析來說，又包含耦合問題，屏蔽問題，電磁場生物效應(yīng)，汽車電子EMC／EMl分析，引擎區(qū)和后背處接收天線間的耦合、線天線銹蝕和結(jié)冰性能影響、兩絕緣線間的耦合IIoJ；由此可見，分析天線電磁兼容問題的軟件還是很多的。但是，通過使用可以發(fā)現(xiàn)，對于車載系統(tǒng)的電磁兼容仿真來說，使用商業(yè)軟件操作復(fù)雜，造成其中某些參數(shù)無法

2、正確進(jìn)行設(shè)置，使用起來不方便。因此，設(shè)計(jì)國內(nèi)自主研發(fā)的專用于車載通信系統(tǒng)的電磁兼容仿真分析軟件是很有工程意義的。，在國內(nèi)，目前的車載通信系統(tǒng)電磁兼容仿真軟件，可以分析車載線天線以及復(fù)雜一些的車載面天線，但在建模方面就比較困難，如彎曲天線則須采用直線段擬合，面天線也只能采用簡化的方法，如角反射天線，具有線柵結(jié)構(gòu)，而建模時(shí)只能用反射面來代替它，并且建模過程很復(fù)雜，不易操作；除此之外，對于具有較高工作頻率的天線，由于計(jì)算機(jī)硬件的限制和電磁算法自身的特點(diǎn)，往往無法進(jìn)行計(jì)算。通常的做法是，只計(jì)算車載天線中工作頻率低于200MHz的線天線，而其它具有更高工作頻率的天線則只能被適當(dāng)?shù)漠?dāng)作散射體來

3、建模，不進(jìn)行電磁計(jì)算。有了正確的建模方法，電磁計(jì)算所采用的算法對結(jié)果也有很大影響，最有效的就是矩量法。矩量法【ll】由R．F．Harrington于1968年首先提出，應(yīng)用于電磁場問題的求解，使得許多難題得到解決。目前，矩量法已經(jīng)廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，可以分析導(dǎo)體平板散射近場及表面場【12】、微帶結(jié)構(gòu)【13J、各種類型的天線，如線天線【1414131、陣列天線n91、自組構(gòu)天線[201、拋物柱面天線12l】、阿基米德天線1221、反射面天線【231，等；實(shí)現(xiàn)對魚骨天線【24】、雙錐天線鯽的建模；計(jì)算天線的增益方向副261、電流分布1271、天線陣的互阻抗矩陣【28】、柵格形陣列天線、彎

4、曲環(huán)天線、印制導(dǎo)線[291；還可以用于微帶天線【30]1311、射頻電路p21的設(shè)計(jì)、寬帶對數(shù)周期天線的研究與設(shè)計(jì)【331，等。此外，還有對矩量法的許多改進(jìn)措施，產(chǎn)生了一些新的計(jì)算方法，如快速多極子方法【341，多層快速多極子方法【35】，在矩量法中引入波形漸近估計(jì)技術(shù)【12】，旋轉(zhuǎn)體矩量法【23】，用廣義前向后向法加速矩量法的計(jì)算【36】，時(shí)域矩量法【371，矩量法與一致性繞射理論的混合方法【3引，并行矩量法【39】，等。總而言之，矩量法在車載天線電磁兼容研究方面具有很重要的作用，同時(shí)也是車載天線電磁兼容性研究中不可缺少的理論工具。第一章緒論1．3本文所做工作與論文結(jié)構(gòu)安排本文基

5、于矩量法完成對車載角反射天線的建模并進(jìn)行電磁兼容分析，所做的工作主要有以下五點(diǎn)：>討論車載系統(tǒng)電磁兼容仿真過程中，車載天線的電磁兼容特性，具體包括車體對底饋線天線、中饋線天線及角反射天線的影響。得到底饋線天線及中饋線天線在仿真時(shí)必須考慮車體的影響，而角反射天線可以忽略車體這一結(jié)論：>通過仿真得出角反射天線的幾種重要建模參數(shù)，及其對天線輻射性能的影響；同時(shí)，制定建模方案，即參數(shù)的合理選擇范圍；>進(jìn)行角反射天線的參數(shù)化建模、計(jì)算，設(shè)計(jì)仿真模塊的各部分功能，編制仿真模塊界面；>完善車載系統(tǒng)電磁兼容仿真軟件，使其可以進(jìn)行角反射天線的電磁兼容分析；>用本文建模方法實(shí)現(xiàn)車載系統(tǒng)角反射天線的建模

6、，并計(jì)算天線方向圖與耦合度，提出了減小耦合度的方法。論文將按照以下五個(gè)部分的內(nèi)容來展開：第一章，簡要介紹本文的研究目的和載體平臺天線電磁兼容性研究的現(xiàn)狀。首先分析了車載系統(tǒng)角反射天線的仿真現(xiàn)狀及存在的困難，提出本文的研究重點(diǎn)和目的是完成角反射天線的建模和計(jì)算，完善國內(nèi)現(xiàn)有軟件的天線計(jì)算功能。接下來，介紹了國內(nèi)外電磁仿真軟件的發(fā)展現(xiàn)狀以及經(jīng)典算法矩量法的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，矩量法是本文天線建模的理論基礎(chǔ)。最后是本文工作介紹和論文結(jié)構(gòu)安排。第二章，研究車載系統(tǒng)電磁兼容仿真的相關(guān)基本概念。首先介紹車載天線的上裝類型和上裝規(guī)模以及常見的干擾耦合問題；其次，分析車載天線的電磁兼容特性，以底饋線天

7、線、中饋線天線和角反射天線為例，分別討論了車體對天線耦合的影響，重點(diǎn)說明在計(jì)算角反射天線的電磁特性時(shí)，可以忽略車體，這將是本文后續(xù)建模分析的基礎(chǔ)，后面也將會用仿真算例對這一點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證；接下來，詳細(xì)介紹了角反射天線的特點(diǎn)及輻射特性，這是本文建模和分析的對象；最后，介紹了常用的電磁計(jì)算方法。第三章，詳細(xì)介紹角反射天線的建模方法。首先介紹建模過程中所用到的指導(dǎo)理論和方法，包括數(shù)值電磁代碼【40】【411、天線的電場積分方程、矩量法、基函數(shù)、權(quán)函數(shù)、以及用矩量法解電場積分方程