機載通信天線輻射特性分析

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1、２００８年８月西安電子科技大學學報（自然科學版）Ａｕｇ．２００８第３５卷第４期犑犗犝犚犖犃犔犗犉犡犐犇犐犃犖犝犖犐犞犈犚犛犐犜犢Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４機載通信天線輻射特性分析高軍，曹祥玉，劉濤（空軍工程大學電訊工程學院，陜西西安７１００７７）摘要：采用一致性幾何繞射理論分析了某型航空飛行器機體對其上安裝的通訊線天線輻射方向圖的影響，給出了航空飛行器散射模型建立的原則和方法，對安裝在飛機表面的通信線天線陰影區(qū)散射場計算公式進行了詳細的分析推導，設計了機載通信線天線輻射方向圖計算軟件，可快速準確計算機載天線輻射方向圖．以通信常用單極子天線為例，計算了機體表面不同安裝位置線天線受載機

2、影響輻射方向圖，該結果對機載天線安裝位置優(yōu)化有指導意義．關鍵詞：單極子天線；一致性幾何繞射理論；輻射方向圖；航空飛行器中圖分類號：ＴＮ８２１．８文獻標識碼：Ａ文章編號：１００１２４００（２００８）０４０７５４０５犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺犲狉犪犱犻犪狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狅犳狋犺犲犪犻狉犫狅狉狀犮狅犿犿狌狀犻犮犪狋犻狅狀犪狀狋犲狀狀犪犌犃犗犑狌狀，犆犃犗犡犻犪狀犵狔狌，犔犐犝犜犪狅（ＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇ．Ｉｎｓｔ．，ＡｉｒＦｏｒｃｅＥｎｇ．Ｕｎｉｖ．，Ｘｉａｎ７１００７７，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｅＵｎｉｆｏｒｍＧｅｏｍｅｔ

3、ｒｉｃａｌＴｈｅｏｒｙｏｆＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＵＴＤ）ｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅａｎａｉｒｂｏｒｎｅａｎｔｅｎｎａｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｍｏｄｅｌｏｆａｎａｉｒｃｒａｆｔｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅａｉｒｂｏｒｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｔｅｎｎａｉｎｔｈｅｓｈａｄｏｗｒｅｇｉｏｎｉｓｃａｒｅｆｕｌｌｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｐｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｐａ

4、ｔｔｅｒｎｏｆａｎａｉｒｂｏｒｎｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｔｅｎｎａｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅａｉｒｂｏｒｎｅａｎｔｅｎｎａｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｃａｎｂｅｃｏｍｐｕｔｅｄｒａｐｉｄｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｄｉｐｏｌｅａｎｔｅｎｎａａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅａｉｒｂｏｒｎｅｓｕｒｆａｃｅｉｓｃｏｍｐｕｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉ

5、ｏｎｏｆｔｈｅａｉｒｂｏｒｎｅａｎｔｅｎｎａｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ．犓犲狔犠狅狉犱狊：ｄｉｐｏｌｅａｎｔｅｎｎａ；ＵＴＤ；ｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ；ａｉｒｃｒａｆｔ對于機載天線，機身、機翼、進氣道、起落架等機體上所有凸體都有可能對它產(chǎn)生散射作用，引起天線輻射方向圖畸變．研究機載天線輻射方向圖變化情況，可以直觀、清晰地看出這些散射體對天線的影響．為減少散射體對天線輻射特性的影響，確保天線性能的正常發(fā)揮，優(yōu)化天線在載機上的安裝位置已成為工程設計的［１～４］一個重要環(huán)節(jié)．對于飛機這樣的大型散射體，國外在２０世紀７０年代已開始研究、預測天線受機體影響［２］后的輻射方向圖，開發(fā)

6、了相應的分析預測軟件，如ＡＴＡＣＡＰ軟件，并已應用于實際工程．國內(nèi)在這方面仍處于探索研究階段，而實際工程中，天線在載機上的安裝大多依靠工程經(jīng)驗，然后進行試飛試驗，這樣常常導致人力、物力的極大浪費．筆者采用一致性幾何繞射理論，著重對機載通信單極子天線在陰影區(qū)的繞射場進行了詳細的分析，給出了陰影區(qū)繞射場計算公式，設計了機載天線輻射方向圖分析預測軟件，以工程實際安裝的載機天線為例，采用該軟件可計算安裝在載機不同位置的天線輻射方向圖，并以此為依據(jù)優(yōu)化天線在載機上的安裝位置，指導工程實踐，從而縮短研制周期，節(jié)省經(jīng)費，大大提高效費比．收稿日期：２００７０８１６基金項目：國家自然科學基

7、金資助（６０６７１００１）；陜西省自然科學基礎研究資助（２００５Ｆ２１）；西安市火炬攻關資助（ＧＧ０６０２０）作者簡介：高軍（１９６２），男，副教授，Ｅｍａｉｌ：ｘｉａｎｇｙｕｃａｏｋｄｙ＠１６３．ｃｏｍ．第４期高軍等：機載通信天線輻射特性分析７５５１理論分析一致性幾何繞射理論（ＵＴＤ）是２０世紀７０年代Ｐａｔｈａｋ等在Ｋｅｌｌｅｒ?qū)С龅模牵裕幕舅闶剑ɡ@射系數(shù)）［５，６］的基礎上發(fā)展的，該算法克服了ＧＴＤ的缺點，較好地解決了電磁波在陰影邊界上的不連續(xù)問題，使ＵＴＤ在幾何光學陰影邊界過渡區(qū)有效，在陰