抛物面天线的电磁脉冲耦合分析

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抛物面天线是使用最为广泛的天线之一,具有稳定性好、精度高等特点,早已应用在卫星雷达通信等各个领域,当其受到电磁脉冲干扰时,产生的影响不可低估,因此对抛物面天线进行电磁脉冲耦合分析是十分必要的。本文在基于KD-tree的弹跳射线法(Shootingand Bouncing Ray,SBR)的基础上,提出了一种改进的弹跳射线法,可以快速高效地对抛物面天线的电磁脉冲耦合进行分析,用算法计算出抛物面天线的接收方向图,这是本文的创新部分。除此之外,还拓展到了宽带,使用了时域弹跳射线法(Time Domain Shooting and Bouncing Ray,TDSBR)计算出了抛物面天线的时域、频域耦合电场以及功率。本文主要做了以下工作:首先,对抛物面天线的结构、原理、建模以及辐射场的分析方法进行了简单介绍,提出了用KD-tree结构的弹跳射线法(SBR)来对其电磁脉冲耦合进行分析。由于抛物面天线结构的特殊性,不能直接用传统的弹跳射线法,因此,提出了一种改进后的弹跳射线法,使射线与馈源相交时就停止反射,直接在馈源上进行积分,得到最后的电场。通过简单的验证,证明了它的正确性与高效性,为后续分析打下基础。其次,对频域下抛物面天线的电磁脉冲耦合进行了分析,通过天线的收发互易性,分别对单反射面天线和双反射面天线在不同入射平面下的接收方向图进行了验证,与FEKO仿真的抛物面天线的发射方向图进行了对比。并改变入射电磁脉冲的极化方式、频率等,研究计算了抛物面天线的耦合电场。之后,拓展到宽带,选择时域弹跳射线法(TDSBR),只要一次计算就能得到一个有效带宽内的电场值。分别分析了不同角度、不同极化方式下的入射电磁脉冲以及不同的入射电磁脉冲下的抛物面天线的电磁脉冲耦合,为宽带下抛物面天线的防护提供了理论基础。最后,和工程实践相结合,主要讨论了抛物面天线在射频接收机的应用,尤其是对射频通道中低噪放的防护。分析了抛物面天线的接收功率,若天线的耦合功率达到的最大值超过了低噪放的损毁阈值,低噪放将无法在这样的电磁脉冲干扰下正常工作,提出了对低噪放进行防护的建议。
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