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如何使用FEKO实现机载导航天线方向图的分析
吴湛
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1、引言
机载天线辐射方向图特性的研究是导航天线与载体综合性能分析的重要方面。采用实测的方法，不仅获得的测量数据较少，而且造成大量的人员浪费和经济损失。随着计算机技术的不断发展，现在大多采用电磁仿真软件进行机载天线方向图的研究。使用电磁仿真软件，可以极大的提高分析的速度和节约研究的成本。FEKO是一款用于3D结构电磁场分析的仿真软件，其计算基于积分方程的求解，算法包括矩量法（MOM）、多层快速多极子（MLFMM）、物理光学（PO）、一致性绕射理论（UTD）等，对于电大尺寸问题有较好的分析能力。本文首先使用FEKO软件对某载机进行建模，其次分析了L波段导航天线放置在飞机背部中心时飞机各个部分对天线水平面方向图的影响，最后对使用FEKO仿真不同电大尺寸物体时的计算量、计算时间和内存使用进行了比较。
2、载机简化模型的建立
本文使用FEKO软件建立了某新型载机的仿真计算简化模型，模型如图1所示。建模时在保持主要电磁散射特性的原则下，结合FEKO中提供的建模功能对飞机结构进行了简化，只将对天线方向图影响较大的机头，机身，机尾，主翼，垂尾进行近似，其他部分予以省略。其中，机首用两个圆锥面来实现，并用椭球面模拟机首部位的座舱;机身用圆柱面来模拟机尾由圆锥面来实现现;机翼和垂尾用实体平面搭建的六面体来近似。载机的数学模型的坐标原点取在机身轴线中点，从原点指向右边机翼的方向为Y轴正方向，沿机身轴线指向机尾的方向为X轴正方向，垂直于机身轴线并指向垂尾的方向为Z轴正方向，建立了如图1 所示的右手螺旋坐标系。该载机模型机身半径0.6m，机身长14.57m，翼展8.78m，天线放置在机身背部中心。
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