物理光學方法在艦船天線輻射特性中的應用探究

摘 要 在現代艦船的應用當中，其是將通信功能與無線導航功能融為一體的重要設備。通常情況下，通信系統頻率并不能夠覆蓋較多的事項，因此為了解決這一問題，開始將物理光學方法應用于艦船天線輻射天線中。本文則主要針對物理光學方法在艦船天線輻射特性中的應用展開了探討與分析。

關鍵詞 物理光學方法;艦船天線輻射特性;應用情況

1物理光學分析法

物理光學分析法主要是作為經典的理論課程而存在的。通常情況下，物理光學分析法多是的指矩量法，其可將單純的積分方程轉變為相對應的矩陣方程，并且充分發揮計算機程序的作用來幫助技術人員得出天線電流分布規律等相關數值。整個物理光學分析法應用的原因在于：其一，若假定一般形式的積分方程為L（u）=g，而在這一積分方程的計算過程中，u為本次研究所需求的函數，如電流，L為積分算子，而g為已知的激勵源函數，若選擇一組基數函數f1，f2……fN來展現未知函數u：u=a1f1 a1f2 …… aNfN=其中為未知系數向量，為其展開的函數向量，將積分方程展開后得到的、為：=a1，a2……aN;=f1，f2……fN將兩者代入積分方程得到如下結果：anL（fn）=g然后對該式進行加權：an=m=1，2……，M利用算子的線性及內積的性質將加權后的公式轉化為矩陣方程：[an]=a1a2·aNgm·[lmn]=[;;][;;]……[;;]為了簡化計算基函數采用矩形脈沖函數，權函數采用了δ（沖擊）函數。得到電流的系數向量后，便可求得遠區場如下：（）=-w[Aθ（） A（）？]=-wA（）需要注意的是在由逆矩陣求解未知函數（電流）的過程中，基函數與權函數的取舍問題[1]。

第二，物理光學作為高頻近似分析方法的一種，其最大的特點在于將光視作了一種電磁波形式。該方法在應用過程中需理論時就不得不做出以下兩種假設：第一，感應電流只存在于入射波直接照射區域內的物體表面;物體感應電流特性與入射點同物體表面形成的電流特性是一致的。由圖1所示，將整個散射體看作一個電大尺寸，能夠得到有關該導體表面感應電流的近似分布值。

2物理光學在預測線天線輻射模型的應用案例

為了保證天線輻射模型預測結果，將新模型MOMTD/FDTD混合方法應用其中可獲得良好的效果，混合方法的使用首先是將整個目標區分成MM區和PO區，其上電流分布分別為JMM和JPO，在MM區，電流滿足電場積分方程FDTD則比較適合應用在模擬電磁波在一些復雜電磁環境之中的傳播問題，對于散射體以及天線之間出現的直接耦合等問題，也要求將其考慮在范圍內，進而需要對其做好仿真計算。

由于色散煤質的電磁參數會根據電磁波的具體電磁波頻率之間的具體的變化發生而變動。對于寬頻帶電磁波和同色煤質之間的實際作用，要求對數值做好仔細研究[2]。

3矩量法的應用

對于嵌地線天線，源電流和檢驗電流所處的相對位置不同，其格林函數具有不同形式的表達式。在求取阻抗矩陣時，將Sommerfrld積分的計算分下面四種情況分別采用不同的方法。源電流和檢驗電流都在上半空間，阻抗元素計算過程中，場、源點均在上半空間，采用傳統的二級DCIM計算格林函數中所包含的Sommerfrld積分，源電流在下半空間，檢驗電流在上半空間，阻抗元素計算過程中，源點在下半空間，場點在上半空間，可采用二維離散復鏡像法計算格林函數中所包含的Sommerfrld積分，以避免煩瑣的插值運算。源電流在上半空間，檢驗電流在下半空間。阻抗元素計算過程中，源點在上半空間，場點在下半空間，需要采用改進的二維DCIM計算格林函數中所包含的Sommerfrld積分，以避免介質的有耗特性給計算帶來的錯誤。

源電流和檢驗電流都在下半空間場源點均在下半空間，如果下層媒質是無耗的，可采用傳統的二級DCIM方法計算格林函數中所包含的Sommerfrld積分;計算過程中，無論是采用傳統的二級DCIM、2D-DCIM還是改進的2D-DCIM，如果電磁目標的電尺寸較大（Ig（koρ）>1），都需要采用增強DCIM的采樣路徑。

4結束語

綜上所述，將物理光學方法應用于艦船天線輻射場時，可通過前期細致地討論與計算得出最終結果，時域準確情況下天線在自由空間中出現的輻射場及天線間彼此耦合的結果，從根本上實現對艦船天線輻射特性準確性的提升。

參考文獻

[1] 曹霞，吳玲，張紅劍.基于物理光學方法的艦船天線輻射特性研究[J].艦船科學技術，2018，40（20）：151-153.

[2] 梁宇宏.物理光學方法在預測線天線輻射模型中的運用[J].科技創新與應用，2018（6）：134-135.

作者簡介

李新龍（1996-），男，四川省儀隴縣復興鎮人;在讀學生，學歷：本科，研究方向：光學。