物理光學(xué)方法在艦船天線輻射特性中的應(yīng)用探究

1、    物理光學(xué)方法在艦船天線輻射特性中的應(yīng)用探究    摘 要 在現(xiàn)代艦船的應(yīng)用當(dāng)中，其是將通信功能與無(wú)線導(dǎo)航功能融為一體的重要設(shè)備。通常情況下，通信系統(tǒng)頻率并不能夠覆蓋較多的事項(xiàng)，因此為了解決這一問(wèn)題，開(kāi)始將物理光學(xué)方法應(yīng)用于艦船天線輻射天線中。本文則主要針對(duì)物理光學(xué)方法在艦船天線輻射特性中的應(yīng)用展開(kāi)了探討與分析。關(guān)鍵詞 物理光學(xué)方法;艦船天線輻射特性;應(yīng)用情況1物理光學(xué)分析法物理光學(xué)分析法主要是作為經(jīng)典的理論課程而存在的。通常情況下，物理光學(xué)分析法多是的指矩量法，其可將單純的積分方程轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)應(yīng)的矩陣方程，并且充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)程序的作用來(lái)幫助技術(shù)人員

2、得出天線電流分布規(guī)律等相關(guān)數(shù)值。整個(gè)物理光學(xué)分析法應(yīng)用的原因在于：其一，若假定一般形式的積分方程為l（u）=g，而在這一積分方程的計(jì)算過(guò)程中，u為本次研究所需求的函數(shù)，如電流，l為積分算子，而g為已知的激勵(lì)源函數(shù)，若選擇一組基數(shù)函數(shù)f1，f2fn來(lái)展現(xiàn)未知函數(shù)u：u=a1f1 a1f2 anfn=其中為未知系數(shù)向量，為其展開(kāi)的函數(shù)向量，將積分方程展開(kāi)后得到的、為：=a1，a2an;=f1，f2fn將兩者代入積分方程得到如下結(jié)果：anl（fn）=g然后對(duì)該式進(jìn)行加權(quán)：an=m=1，2，m利用算子的線性及內(nèi)積的性質(zhì)將加權(quán)后的公式轉(zhuǎn)化為矩陣方程：an=a1a2·angm·lmn=

3、;為了簡(jiǎn)化計(jì)算基函數(shù)采用矩形脈沖函數(shù)，權(quán)函數(shù)采用了（沖擊）函數(shù)。得到電流的系數(shù)向量后，便可求得遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)如下：（）=-wa（） a（）？=-wa（）需要注意的是在由逆矩陣求解未知函數(shù)（電流）的過(guò)程中，基函數(shù)與權(quán)函數(shù)的取舍問(wèn)題1。第二，物理光學(xué)作為高頻近似分析方法的一種，其最大的特點(diǎn)在于將光視作了一種電磁波形式。該方法在應(yīng)用過(guò)程中需理論時(shí)就不得不做出以下兩種假設(shè)：第一，感應(yīng)電流只存在于入射波直接照射區(qū)域內(nèi)的物體表面;物體感應(yīng)電流特性與入射點(diǎn)同物體表面形成的電流特性是一致的。由圖1所示，將整個(gè)散射體看作一個(gè)電大尺寸，能夠得到有關(guān)該導(dǎo)體表面感應(yīng)電流的近似分布值。2物理光學(xué)在預(yù)測(cè)線天線輻射模型的應(yīng)用案例為

4、了保證天線輻射模型預(yù)測(cè)結(jié)果，將新模型momtd/fdtd混合方法應(yīng)用其中可獲得良好的效果，混合方法的使用首先是將整個(gè)目標(biāo)區(qū)分成mm區(qū)和po區(qū)，其上電流分布分別為jmm和jpo，在mm區(qū)，電流滿足電場(chǎng)積分方程fdtd則比較適合應(yīng)用在模擬電磁波在一些復(fù)雜電磁環(huán)境之中的傳播問(wèn)題，對(duì)于散射體以及天線之間出現(xiàn)的直接耦合等問(wèn)題，也要求將其考慮在范圍內(nèi)，進(jìn)而需要對(duì)其做好仿真計(jì)算。由于色散煤質(zhì)的電磁參數(shù)會(huì)根據(jù)電磁波的具體電磁波頻率之間的具體的變化發(fā)生而變動(dòng)。對(duì)于寬頻帶電磁波和同色煤質(zhì)之間的實(shí)際作用，要求對(duì)數(shù)值做好仔細(xì)研究2。3矩量法的應(yīng)用對(duì)于嵌地線天線，源電流和檢驗(yàn)電流所處的相對(duì)位置不同，其格林函數(shù)具有不同形

5、式的表達(dá)式。在求取阻抗矩陣時(shí)，將sommerfrld積分的計(jì)算分下面四種情況分別采用不同的方法。源電流和檢驗(yàn)電流都在上半空間，阻抗元素計(jì)算過(guò)程中，場(chǎng)、源點(diǎn)均在上半空間，采用傳統(tǒng)的二級(jí)dcim計(jì)算格林函數(shù)中所包含的sommerfrld積分，源電流在下半空間，檢驗(yàn)電流在上半空間，阻抗元素計(jì)算過(guò)程中，源點(diǎn)在下半空間，場(chǎng)點(diǎn)在上半空間，可采用二維離散復(fù)鏡像法計(jì)算格林函數(shù)中所包含的sommerfrld積分，以避免煩瑣的插值運(yùn)算。源電流在上半空間，檢驗(yàn)電流在下半空間。阻抗元素計(jì)算過(guò)程中，源點(diǎn)在上半空間，場(chǎng)點(diǎn)在下半空間，需要采用改進(jìn)的二維dcim計(jì)算格林函數(shù)中所包含的sommerfrld積分，以避免介質(zhì)的有耗

6、特性給計(jì)算帶來(lái)的錯(cuò)誤。源電流和檢驗(yàn)電流都在下半空間場(chǎng)源點(diǎn)均在下半空間，如果下層媒質(zhì)是無(wú)耗的，可采用傳統(tǒng)的二級(jí)dcim方法計(jì)算格林函數(shù)中所包含的sommerfrld積分;計(jì)算過(guò)程中，無(wú)論是采用傳統(tǒng)的二級(jí)dcim、2d-dcim還是改進(jìn)的2d-dcim，如果電磁目標(biāo)的電尺寸較大（ig（ko）>1），都需要采用增強(qiáng)dcim的采樣路徑。4結(jié)束語(yǔ)綜上所述，將物理光學(xué)方法應(yīng)用于艦船天線輻射場(chǎng)時(shí)，可通過(guò)前期細(xì)致地討論與計(jì)算得出最終結(jié)果，時(shí)域準(zhǔn)確情況下天線在自由空間中出現(xiàn)的輻射場(chǎng)及天線間彼此耦合的結(jié)果，從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)艦船天線輻射特性準(zhǔn)確性的提升。參考文獻(xiàn)1 曹霞，吳玲，張紅劍.基于物理光學(xué)方法的艦船天線輻射特性研究j.艦船科學(xué)技術(shù)，2018，40（20）：151-153.2 梁宇宏.物理光學(xué)方法在預(yù)