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机载天线罩分析和设计的研究

作　者: 张璐
导　师: 许家栋
学　校: 西北工业大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 射线寻迹 平面等角螺旋天线 天线－罩系统分析 计算机辅助几何设计（CAGD） 曲面插值 非均匀有理B样条（NURBS） 天线罩优化设计 最大最小原理 复合形法
分类号: V243.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 385次
引　用: 6次
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内容摘要


本文针对天线罩工程设计中的实际问题，在传统射线寻迹方法的基础上，引入了处理问题更为灵活有效的射线寻迹-表面积分方法分析系统的辐射特性。同时以此为出发点，提出了一种改进的射线寻迹方法用来计算天线罩中的电小尺寸天线辐射特性，拓展了射线方法的应用范围。这种方法主要是基于射线从天线的中心点辐射，彼此之间并不平行的假设。通过给出该假设下射线场幅度和方向的分布，文中具体计算了平面等角螺旋天线在罩内的远区特性。通过和理论数据的比较，计算结果显示了较好的一致性。文中关于射线方法的另一个扩展就是将计算机辅助几何设计中成熟的NURBS技术引入到天线罩的曲面拟合中。与原有的平面拟合方法相比，显著改善了拟合和计算的精度。使任意复杂形状的天线罩均可以通过射线寻迹-表面积分方法系统的加以分析和计算。 随着射线方法应用范围的不断扩展，天线罩的设计中的最优化问题成为必然的发展趋势。本文针对目前建立在射线寻迹方法基础上的单一平板优化数学模型的局限性，根据射线寻迹-表面积分法的特性，提出了基于天线罩被照射局部的曲面数学模型。同时按照最大最小原理建立了二重优化模型。通过复合形方法求解了与透波系数、瞄准误差和交叉极化相联系的目标函数的优化问题。从而真正意义上实现了对于天线-天线罩系统的一体化最优分析和设计。文中给出具体实例的计算结果显示了较好的性态。

全文目录


第一章 绪论  7-11
  1．1 天线罩的背景及意义  7
  1．2 天线罩的研究背景及概况  7-9
    1．2．1 天线-天线罩系统研究发展  8
    1．2．2 研究方法概论  8-9
  1．3 论文内容综述  9-11
第二章 天线罩的基本概念  11-14
  2．1 天线罩的分类  11-12
  2．2 天线罩电气性能的主要指标  12-13
  2．3 影响天线罩电性能的因素  13-14
第三章 天线-天线罩系统电气性能分析  14-32
  3．1 引言  14
  3．2 传统的射线寻迹法  14-15
  3．3 电大尺寸带罩天线射线寻迹-表面积分法  15-24
    3．3．1 射线寻迹-表面积分的提出  15-16
    3．3．2 天线天线罩几何关系的确定  16-17
    3．3．3 天线罩表面划分  17-18
    3．3．4 射线入射罩壁局部内场计算  18-19
    3．3．5 透过罩壁的场及天线罩外壁切向场计算  19-23
    3．3．6 罩外表面场积分求远区方向图  23-24
  3．4 射线寻迹-表面积分法应用实例  24-29
  3．5 关于射线寻迹-表面积分法的讨论  29-31
  3．6 小结  31-32
第四章 改进的射线寻迹法  32-38
  4．1 应用于电小尺寸天线的改进射线寻迹法  32-37
    4．4．1 平面等角螺旋天线定义  32-33
    4．4．2 改进的射线寻迹法  33-37
  4．2 小结  37-38
第五章 天线罩曲面拟合技术及其应用  38-48
  5．1 平面拟合方法及其缺点  38
  5．2 曲面光滑拟合技术  38-44
    5．2．1 NURBS数学表达式和性质  39-40
    5．2．2 曲线曲面数据点的参数化  40-41
    5．2．3 NURBS曲线曲面的插值-正算过程  41-42
    5．2．4 NURBS曲面控制点的求解-反算过程  42-44
  5．3 平板拟合与曲面拟合结果比较  44-47
  5．4 小结  47-48
第六章 天线罩电性能设计的优化方法  48-63
  6．1 引言  48
  6．2 天线罩的设计  48-50
  6．3 最优化设计概述  50-53
    6．3．1 最优化设计中的一般准则  51
    6．3．2 最优化方法的选择和应用  51-52
    6．3．3 最优化方法结果的鉴定  52-53
  6．4 天线罩优化设计问题和方法  53-62
    6．4．1 天线罩的优化设计概况  53-54
    6．4．2 一体化最优问题的提出  54-55
    6．4．3 一体化最优问题的求解  55-58
    6．4．4 天线罩的优化实例计算与比较  58-62
    6．4．5 讨论  62
  6．5 小结  62-63
附录  63-72
  A1． 坐标旋转公式  63-64
  A2． 内壁点的表示  64-65
  A3． 交叉极化分量和主极化分量的推导  65-66
  A4． 矢量积分公式和标量积分公式推导  66-69
  A5． 关于对称场分布在远区积分为零的推导  69-71
  A6． 关于复合形方法的具体步骤  71-72
参考文献  72-74
致谢  74

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