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基于快速多级子算法的舰载天线电磁兼容问题研究
| 论文题名： | 基于快速多级子算法的舰载天线电磁兼容问题研究 |
| 关键词： | 舰载天线;电磁兼容;多层快速多极子算法;物理光学法 |
| 摘要： | 当今，大中型水面舰艇是拥有众多天线的复杂平台，其物理空间和电磁空间都非常狭小，电磁环境复杂，通信系统频率覆盖范围广，频率从几千赫兹到40GHz不等，使得舰载天线在工作时受到了很大的电磁干扰，极大的影响了水面舰艇作战性能的发挥，所以对舰载天线进行电磁兼容分析变得极其重要。 运用单一的多层快速多极子算法（The Multilevel Fast Multipole Algorithm）计算舰载天线电磁兼容性往往需要很大的存储空间和计算时间。因此，本文在基于MLFMA的基础上，提出多MLFMA和物理光学法（Physical Optics Method）混合的方法来解决舰载天线的电磁兼容问题。首先分析了混合方法的算法组成，介绍了矩量法（Method of Moments）的基本思想理论，并建立电磁场表面积分方程，然后在此基础上介绍了MLFMA的基本原理和实现步骤。随后介绍了PO的基本思想，并进一步介绍了迭代物理光学法（Physical Optics Method）的基本原理和基本公式。 由于在实际求解过程中所构造矩阵性态经常较差，导致迭代收敛慢或不收敛。为了较好的解决积分方程收敛性差的问题，对原混合算法中的低频算法MLFMA进行改进，本文提出了一种改进算法，改算法基于MLFMA技术并构造谱域两步预处理器结合广义最小留数法（The Generalized Minimum Residual Method）来加速矩阵矢量乘的求解，然后用改进的MLFMA-PO混合算法分析舰载天线的电磁兼容性。 其次，本文从模型仿真方面对舰载天线电磁兼容性进行分析，应用FEKO软件对某大型驱逐舰进行电磁建模并进行网格划分，对天线辐射近场综合场强特性、方向图及天线间的耦合度进行数值仿真。分析舰载天线在不同参数条件下的辐射方向图和耦合强度，从而对舰载天线的电磁兼容性进行分析。 最后，本文利用基于天线互耦矩阵特征值分解的算法对天线进行优化布局，并通过简单的电小尺寸目标对方法进行验证，做出合理性分析以及天线排布方案，将结果和实际情况进行对比，证明方案符合实际天线的排列原则，对舰船设计中舰载天线的布置安装有很大的参考价值。 |
| 作者： | 潘龙 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 朱志宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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