弹载天线相关近场电磁散射问题研究

论文摘要

本文系统地研究了弹载天线的相关近场电磁散射问题。通过电磁仿真软件建立引信天线的近场辐射模型；利用并行物理光学方法计算并分析了复杂涂层目标对于任意入射天线波束的近场电磁散射特性；基于严格的电磁理论建立起射频半实物仿真实验的电磁场分析模型，应用MATLAB开发了射频目标仿真系统的电磁场计算软件。论文的主要工作如下：1、根据各频段电磁特征，利用电磁仿真软件建立了引信天线的空间电磁模型，研究了天线方向图随工作频率、天线罩材质及尺寸的变化规律。同时采用AnsoftHFSS快速求解弹载天线的收发隔离度，给出了隔离度变化特性的物理解释。2、结合FEKO对引信天线的辐射特性进行了详细分析，包括天线近区电磁场各分量的幅度、相位以及能流密度特征，为应用物理光学方法求解目标的近区散射场建立了一种弹载引信天线的辐射模型。3、根据Stratton-Chu非闭合曲面形式的积分方程，推导了涂层目标对于任意入射天线波束的物理光学散射场计算公式。通过MPI并行平台对程序进行加速，计算了弹目交会过程中，典型涂层目标的近区散射场及其多普勒频谱特性。4、应用物理光学算法验证了扩展目标的多散射点效应。采用严格的电磁理论建立起射频仿真系统的电磁场分析模型，研究了扩展目标雷达回波的相位波前畸变效应。准确的模拟了散射中心在导引头天线口面上的电磁场分布，开发出一款用于射频目标仿真系统的电磁场计算软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 目标近场电磁散射特性研究概况
• 1.2.2 射频仿真技术研究概况
• 1.3 论文的主要内容及框架
• 第二章 弹载天线及物理光学方法简介
• 2.1 弹载天线概述
• 2.1.1 无线电引信
• 2.1.2 雷达制导
• 2.1.3 天线测量中的近场
• 2.2 基于三角面元建模的物理光学法
• 2.2.1 物理光学方法的基本原理
• 2.2.2 遮挡判断算法
• 2.2.3 PO 并行技术
• 2.3 本章小结
• 第三章 引信天线性能的仿真与分析
• 3.1 引信天线的方向图分析
• 3.1.1 天线方向图的频率特性
• 3.1.2 天线罩对方向图的影响分析
• 3.2 弹载引信天线的隔离度计算
• 3.2.1 天线隔离度的定义
• 3.2.2 天线隔离度的求解与分析
• 3.3 引信天线近场辐射特性研究
• 3.3.1 天线近区辐射场仿真
• 3.3.2 引信天线的近区辐射模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 涂层目标对引信天线波束的近场电磁散射特性计算
• 4.1 物理光学法在复杂涂层目标近区电磁散射中的应用
• 4.1.1 涂层目标近区散射场的物理光学表达式
• 4.1.2 步进法求解反射系数
• 4.2 数值计算及结果分析
• 4.2.1 算法流程
• 4.2.2 目标近区双站散射场特性分析
• 4.2.3 近区目标回波电场特性分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 射频仿真系统的电磁场模型及算法研究
• 5.1 射频仿真系统简介
• 5.1.1 射频仿真系统的工作原理
• 5.1.2 射频仿真系统的组成和功能
• 5.2 射频仿真系统中的近场效应
• 5.2.1 单元近场效应
• 5.2.2 三元组近场效应
• 5.2.3 近场效应误差的成因及性质
• 5.3 射频仿真系统的电磁场分析模型
• 5.3.1 单脉冲比幅测角在导引头探测中的应用
• 5.3.2 扩展目标的多散射点效应
• 5.3.3 射频半实物仿真实验的空间电磁模型
• 5.4 电磁场分布仿真软件的功能实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参加科研项目与发表论文情况