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HFSS结合UTD计算机载天线的方向图说明
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1、引言
机载相控阵天线方向图的预测是电磁计算领域的一个带有挑战性的课题。由于机载平台在很多工作频段是电大尺寸的平台，并且考虑到相控阵天线单元众多，因此无法直接用商业软件仿真模拟天线的受扰方向图。而且，限于计算资源，单纯采用有限元法（FEM）、矩量法（MOM）、时域有限差分法（FDTD）等数值计算方法难以实现。因此，比较务实的研究线路是以一致性几何绕射理论（UTD）为主，计算机载平台对天线方向图畸变的影响。本文结合实际工程，采用ANSOFT HFSS对天线单元进行仿真，然后按照天线阵列理论，采用方向图乘积定理计算出天线阵列的未受扰方向图。将此未受扰方向图的矢量场分布取代天线阵列，作为“源”代入UTD算法，分析计算了载机对相控阵天线方向图的影响，为机载天线位置优化配置以及电磁兼容预测奠定了基础。
2、计算模型和计算公式
UTD的绕射系数是通过平面波在理想导电劈上的绕射和在理想导电圆柱上的绕射两个典型问题的解推广得到的。在利用UTD 分析机载天线辐射方向特性时，首先应将载机进行分解，分解成许多能利用UTD求解的典型部件的组合
模型由平板、圆柱和圆锥组合而成。由于UTD计算的目标要求是电大目标，因此一些细节部分做了适当的简化。考虑到天线的安装位置在飞机顶部，以及高频算法的局部性原理，这样的简化在工程实践中是可以接受的。因此，计算飞机体对天线辐射方向图的影响就归结为计算下列场分量：1）直射场;2）反射场;3）曲面绕射场;4）边缘绕射场;5）二次及二次以上绕射场。
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