舰载高频地波OTH雷达电磁兼容特性仿真研究

论文摘要

高频地波雷达发射垂直极化的电磁波，其在海面上的传播路径是弯曲的，具有绕射效应，能够实现雷达的超视距.(oTH)探测，在军用和民用上都有很大的应用价值。舰载高频地波OTH雷达能够大大提高舰船的预警距离，提高其机动性能，但复杂的舰船上层建筑会对舰船上短波天线的电磁特性产生影响，舰船上安装的多部天线之间也会互相干扰。短波天线辐射电磁能量，它也是一类干扰源，它产生的复杂电磁环境会影响舰船电磁兼容性，如何预测和判断这些影响是布置天线时需要慎重考虑的问题。在舰船上实测是研究舰船电磁兼容特性的一个基本方法，但实测法既耗费人力物力成本，还需要花费大量的时间。随着计算电磁学和计算机技术的快速发展，数值仿真力一法成为一种行之有效的力一法。数值方法中矩量法由于未知数目少、计算精度高而使用十分广泛，但山少其生成稠密矩阵，计算效率较低，人们在其基础上发展了多层快速多极子法力一法，大大提高了计算效率。本文采用多层快速多极子法仿真研究舰载高频地波OTH雷达的电磁兼容特性。首先对矩量法和快速多极子方法的实现做了研究，推导舰载短波天线的辐射并分析舰船平台有限空间上布置短波天线的注意事项。要保证仿真所得舰船上电磁环境贴合实际，必须精确构造舰船电磁模型，而细小金属结构对电磁波传播特性的影响可以忽略不计，为了提高效率需要简化舰船儿何模型。本文使用专业的电磁计算软件建立全尺寸的舰船模型并仿真舰船电磁环境，分析舰载高频地波OTH雷达的电磁兼容性，包括舰载短波天线的电磁特性、舰船上表面电流以及敏感区域场强变化特点等。最后经过有效性检查，验证了本文仿真研究结果的正确性。本文仿真研究了舰载高频地波OTH雷达电磁环境综合分布情况，为进一步研究舰船高频短波天线优化布局和舰船电磁安全性工程设计提供依据，具有较大的理论价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状综述
• 1.3 本文研究内容及结构安排
• 第2章 舰载天线电磁兼容的研究方法
• 2.1 电磁兼容的研究方法
• 2.1.1 数值方法
• 2.1.2 高频渐进方法
• 2.2 矩量法基础
• 2.2.1 矩量法的数学原理
• 2.2.2 电磁场积分方程
• 2.2.3 基函数与权函数的选择
• 2.2.4 矩阵方程的求解
• 2.3 快速多极子方法
• 2.3.1 快速多极子方法原理
• 2.3.2 快速多极子方法数学基础
• 2.3.3 多层快速多极子方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 舰载短波天线分析
• 3.1 天线基础
• 3.2 鞭天线场强计算
• 3.3 舰载短波天线建模分析
• 3.3.1 天线耦合度
• 3.3.2 舰船安装环境对短波天线驻波的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 舰船几何模型的建立
• 4.1 船体结构的建立
• 4.2 上层建筑的构造
• 4.3 电磁网格的创建
• 4.4 本章小结
• 第5章 舰载高频地波OTH雷达EMC仿真研究
• 5.1 舰载短波天线的电磁特性分析
• 5.1.1 发射天线工作频率对辐射场强的影响
• 5.1.2 不同位置单根发射天线分析
• 5.1.3 多天线同时工作的电磁特性
• 5.2 舰载短波天线对有窗舱室内的辐射
• 5.2.1 天线水平距离变化的影响
• 5.2.2 天线水平角度变化的影响
• 5.2.3 天线工作频率变化的影响
• 5.2.4 窗口大小对舱室内场强的影响
• 5.3 有效性分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢