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舰船典型结构对短波天线隔离度的影响研究

孙越山  
【摘要】:舰船短波通信因为设备简易,维护方便,信道稳定和不易被敌方破坏等优点,在舰船通信中具有非常重要的作用。但与此同时,由于短波发信机的发射功率一般在1KW左右,对舰上的其他接受机和发射机产生很强的能量耦合,对它们的正常工作会产生不良影响。而且随着科学技术的发展,海军舰艇上安装了各种各样的通信,导航,雷达,电子战等天线,它们的工作频段从几十KHz到40GHz,这么多天线,安装在舰船这个复杂的载体平台上,由于舰船的典型结构的存在,它们对电磁波会产生遮挡,反射,绕射等各种效果,使舰船的电磁环境异常恶劣。针对舰船的工作目的不同,舰上设计安装的短波天线的形式各种各样,本文不失一般性选择在舰船上安装最多的单极子鞭天线和扇形天线作为研究耦合的两种天线,研究舰船上的典型结构的变化对短波天线间的隔离度的影响效果,并同时对天线的方向图和近场分布进行了一些仿真分析。本文首先介绍了本课题所使用的仿真软件ShipEDF,对其核心算法和能够处理的问题做了一些介绍,了解了现在在电磁数值计算中常用的几种方法。根据本文所研究的内容和天线的工作频段,选取计算精度高的经典算法矩量法作为核心算法,为了节约计算机内存和计算时间本文采用多层快速多极子技术来进行计算。接着应用三维建模软件AutoCAD构件了所要研究的舰船模型,并在ShipEDF中完成了舰船电磁网格的划分和短波天线的建模和放置过程。本文首先仿真了短波天线在自由空间的隔离度值和自由空间中的辐射方向图,跟天线放置在舰上相比,在2MHz—-30MHz内的隔离度曲线和方向图在一些频点上变化很大。然后改变舰船的典型结构,主要是桅杆和烟囱的变化,本文参考其他国家的舰船结构,移植到所要研究的舰船上,分析了隔离度曲线的变化规律,和方向图的畸变程度,得到了一些仿真数据,对舰船天线的优化布局和全舰的电磁兼容有一定的参考意义。


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