在机载阵列天线的分析过程中,采用单一种类的电磁算法通常难以对之高效求解。为了快速准确分析此类复杂电大目标的辐射和散射问题,基于区域分解的思想建立了一种多算法协同计算的统一架构。将复杂电磁问题划分为多个子区域,对于问题的不同子区域可以根据该区域内的材料、结构、馈源等特征来选择适合的数值方法进行计算。该协同计算框架将不同种类的算法隔离开来,不同区域之间统一采用等效面上的近场交换区域间的耦合作用,提高了算法协同的灵便性。各子区域内部可以采用并行计算、核外存储等技术来加快计算的过程,提高求解问题的规模。数值计算结果验证了该方法的有效性,同时采用并行核外高阶、低阶矩量法及多层快速多极子混合方法高效解决了机载微带天线阵的辐射特性分析问题。 FEM的混合算法［10］，但这些混合方法耦合较深，只能用来解决某一类问题，未能解决多算法混合的通用性问题，即将问题划分为任意多个区域，每个区域任意切换为某一种算法。该文在区域分解思想指导下，构造了多算法协同计算的统一架构。不同区域之间通过近场交换区域间的互作用，从而将不同区域中的具体算法隔离开。每个区域内部是一个独立的子问题，天线分析中的应用-数控滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机折弯机倒角机依然可以采用并行计算、核外存储技术［11］等方法。在超级计算机上可以解决更大规模的电磁仿真问题。1多算法协同计算统一架构如图1所示，将某一复杂问题划分为n个子区域。图中虚线表示紧贴目标几何表面的等效面。区域间的互作用作为等效面上的外加场激励。图1模型区域分解及其等效问题当计算第i个区域时，该区域的激励源分为两部分:区域内自身的激励Ji， 本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/ Mi和其他区域在区域i等效面上产生的近常以矩量法为例，可以将区域i的矩阵方程写为如下形式:Zii·Ii=V(Ji，Mi)+∑nj=1，j≠iV(Eij，Hij)(1)区域间的互作用只体现在式(1)中右边第二项上，且互作用是通过电磁场以激励向量的形式加载的，无须计算两个区域不同算法之间基函数的互阻抗。这使得各区域可任意切换算法而不用考虑太多算法细节问题。式(1)中，Eij、Hij为第j个区域在第i个区域等效面上产生的场，该近场由区域j的表面电磁流Jj和Mj产生，其表达式如下:Eij=ηL(Jj)－K(Mj)(2)Hij=1ηL(Mj)+K(Jj)(3)其中，算子L和K的定义如下L(X)=－jk∫SX(r')+1k2(?'·X(r'))[]?G(r，r')ds'(4)K(X)=－∫SX(r')×?G(r，r')ds'(5)式(4)和式(5)中，X表示等效电流J或等效磁流M，机载天线迭代收敛曲线(b)xoz面(c)3D增益方向图侧视图(d)3D增益方向图俯视图图4机载天线阵辐射特性挥不同算法的优势，在不损失精度的前提下能够有效减少计算资源消耗。此处采用协同算法分析一个S波段的机载天线受扰辐射性能。微带天线阵列的仿真模型如图5(a)所示。阵列的尺寸为5．986m×0．9436m，天线单元数为2132，单元尺寸为34．92mm×38．65mm，工作频率为3GHz，通过泰勒综合设计的阵列副瓣电平为－35dB。仿真计算中天线阵采用线delta源馈电，阵列主波束指向飞机尾翼。此时，阵列的最大辐射方向为负x方向。因为在此工作频率下，飞机的电尺寸非(a)微带天线阵模型(b)飞机平台及天线阵安装位置图5天线阵模型和天线阵安装位置(S波段机载天线)常大，不适合矩量法、有限元法等算法，所以飞机区域采用多层快速多极子算法。而天线区域由于包含复杂结构和介质材料，又不适合使用快速多极子算法。因此天线区域采用高阶基函数矩量法。图6给出了计算出的增益方向图，图中实线为天线增益方向图，虚线为天线安装到飞机上后的受扰方向图。(a)xoy面(b)xoz面(c)3D增益方向图图6机载微带阵列天线增益方向图对比图6中的二维曲线可见，受扰后的主瓣增益值与受扰前相比降低了1．17dB，且副瓣发生很大变化。受扰后xoy面主瓣峰值有所下降，主瓣附近副瓣电平抬高10dB以上，其他区域变化不大;第33卷第5期苏秦，等:协同计算在机载阵列天线分析中的应用天线分析中的应用-数控滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机折弯机倒角机 本文由公司网站滚圆机网站 转摘采集转载中国知网整理!   http://www.dapengkuoguanji.com/