车辆瞄准线天线间近场相互耦合的近似计算毕业论文.docx

车辆瞄准线天线间近场相互耦合的近似计算HenrikFrid,StudentMember,IEEE,HenrikHolter,andB.L.G.Jonsson摘要-由于构筑物的电气尺寸使用全波模拟仿真的方法计算车辆上天线间的相互耦合需要大量的计算机资源。因此对于天线间有瞄准线的情况我们提出了一种可替代的近似的方法来确定车辆上天线间的相互耦合。这种被提出的方法是基于将车辆上天线瞄准线之间的相互耦合近似为在自由空间中天线间的近场传递。我们将以计算自由空间近场传递的四种方法的简要回顾作为这个分析的开始。所研究的方法中，我们表明，最初由Yaghjian（1982）提出的近场传输积分的非奇异形式是最适合用在车辆的瞄准线天线的。我们采用一种该方法的修改，为了仅使用天线的远场和几何分离来确定的相互耦合。与全波模拟的比较表明，该方法对瞄准线天线具有较好的精度。本文最后对瞄准线条件下飞机上两单极天线全面相互耦合计算，与全波仿真比较，显示的均方根（RMS）频率高达5GHz有6分贝的精度。关键词：飞机天线，飞机可靠性，电大尺寸，电磁干扰，近场=1\*ROMANI.引言安装在车辆上的天线设计和测试主要侧重于辐射和散射场的属性。但是，在同一车辆上安装的多个天线之间的电磁干扰和相互耦合变得越来越重要。自适应巡航控制系统和碰撞预警系统的最新进展，导致对汽车天线数量的增加。对于具有关键任务的传感器，其他系统的干扰需要低于某些情况下相关的规定值。军用车辆通常用于通信，电子对抗，和雷达天线具有更大的数量。天线在飞机上的数目可达到50。而天线与天线间耦合的减少对相关的传感器的功能是至关重要的，当每台车辆上的天线变得越来越多时它变得越来越难以满足相互耦合的标准。由于在大型车辆上测量天线之间的相互耦合的成本和技术困难，在安装之前需要有一个方法来计算车辆上天线间的相互耦合。然而，由于车辆的电气尺寸，进行全三维（三维）模拟，以找到在高频率的天线之间的相互耦合，需要大量的计算机资源。当今应用于大型结构的快速数值方法的目标是确定辐射方向图或雷达截面，目前还没有足够快速的方法计算电大车辆上天线之间的相互耦合。因此在本文中，我们提出了一种近似的方法来确定车辆上的瞄准线天线之间的相互耦合。瞄准线意味着在和车辆结构任何部分都不相交的天线之间存在一条直线。这个被提出的方法利用天线远场计算已知输送功率和天线的几何结构。因此，它可以被实现为一个后处理步骤，使相互耦合的计算用于计算所述天线的远场渐近方法。该方法是基于车辆上瞄准线天线间的相互耦合的近似作为自由空间中天线间的近场传输。因此我们开始分析，简要回顾了给出的自由空间耦合方法：1)Friis传输方程；2）Kim等人的方法；3）Yaghjian传输积分的串联扩展；4）Yaghjian传输积分的奇异形式。在第二节中，我们修改了3）和4），以避免需要计算的反射系数或端口阻抗。方法（1-4）在第三节中进行基准测试。在确定哪种方法是最适合汽车应用的之后，在第四节我们继续考虑车辆上的天线。在第四节B中，我们以一个我们计算出的两个天线之间的相互耦合在一个4米长的飞机频率高达5GHz的全面例子结束本文。图1两个任意定向天线的远场图归一化振幅（ft，fr）和复杂的电压振幅（at，bt，ar，br）。这个坐标系的Z轴与每个天线相交。天线分离是d。=2\*ROMANII.自由空间中的互耦根据图1考虑一个由在自由空间中相距为d的两个天线组成的二端口网络。选择一个坐标系，使坐标系的原点与所述天线的其中一个位置一致。对应于该天线的变量表示与指数（发射机），而其他天线的变量表示与指数（接收器）。对应于该天线的变量表示为指数（发射机），而其他天线的变量表示为指数（接收器）。由于天线的互易性，个天线都可以用来发射或接收。将发射天线的输入电压（或波导模系数）设为at，将接收天线的输出电压设为br。因此，如果系统是隔离的并且接收天线以匹配负载结束，那么br2∕at2=S212=S122是接收与发射功率之比，称为天线间的相互耦合。A.一个增益衰减因子Friis传输方程自由空间中对于位于彼此的远场中天线的互耦，可以使用Friis传输方程估算（见[8]和[12]）brat2=Gt0,0Grπ,πλ4πd2nt⋅nr*2=1\*GB2⑴这里的nt和nr是定义在发射情况中的各个天线的单位极化矢量，Gt和Gr是发射天线和接收天线各自的实际增益在图1的坐标系中表示。已经进行了若干尝试扩展Friis自由空间传输方程对近场区的有效性[9]、[14]、[15]。基姆等人[9]在Friis传输方程（1）上增加了一个经验增益折减系数来提高近场区域内天线间耦合度的估计。这一经验增益折减系数基于基于天线的六种选择被选择出来。因此，（1）式的右边应该乘以γtγr=1-0.06FGt2Gt