雷達天線罩理論基礎和電性能工程設計

目錄
前言
第1章 雷達天線罩和電性能設計概述 1
1.1 天線罩的發(fā)展歷程與用途 2
1.2 天線罩的類型和基本電性能參數(shù) 3
1.2.1 天線罩的應用行業(yè)分類 3
1.2.2 天線罩的結構分類 4
1.2.3 天線罩的外形分類 7
1.2.4 天線罩的基本電性能參數(shù) 9
1.3 天線罩電性能設計和分析技術 11
1.4 本章小結 13
參考文獻 13
第2章 天線罩相關的電磁波傳輸理論 16
2.1 電磁波和平面電磁波的形成 16
2.2 理想介質中的均**面電磁波 17
2.2.1 理想介質中的正弦均**面波 18
2.2.2 導電介質中的正弦均**面波 18
2.2.3 低耗介質中的正弦均**面波 19
2.3 平面電磁波的極化 19
2.3.1 平面電磁波在理想介質分界面上的反射與折射 19
2.3.2 垂直極化波在理想介質分界面上的反射與折射 20
2.3.3 平行極化波在理想介質分界面上的反射與折射 21
2.4 電磁波在平面分層介質中的反射與透射 21
2.4.1 二層介質的反射與透射 21
2.4.2 三層介質的反射與透射 22
2.4.3 多層介質的反射與透射 24
2.5 天線輻射的基本原理 25
2.5.1 天線輻射性能參數(shù) 25
2.5.2 天線單元因子和方向圖陣因子 27
2.6 天線方向圖的和與差 28
2.7 天線罩對輻射方向圖產(chǎn)生影響的物理量 29
2.7.1 相位誤差和相位不一致性 30
2.7.2 天線近區(qū)副瓣電平抬升 32
2.7.3 瞄準誤差 32
2.7.4 瞄準誤差變化率 33
2.7.5 瞄準誤差一致性 33
2.7.6 零深電平抬高 34
2.7.7 遠區(qū)均方根副瓣抬高（含鏡像瓣電平） 34
2.7.8 鏡像瓣電平 35
2.7.9 波束寬度變化 36
2.8 罩壁內表面的功率反射系數(shù) 36
2.9 本章小結 37
參考文獻 38
第3章 天線罩用工程復合材料 39
3.1 天線罩材料電參數(shù)特性 39
3.2 天線罩材料分類 39
3.2.1 環(huán)氧樹脂基體 40
3.2.2 雙馬來酰亞胺樹脂基體 41
3.2.3 氰酸酯樹脂基體 41
3.3 彈載天線罩材料 42
3.4 機載天線罩材料 43
3.4.1 蒙皮用材料 43
3.4.2 芯層用材料 45
3.4.3 表面涂層材料 46
3.5 本章小結 49
參考文獻 50
第4章 天線罩設計的等效傳輸線分析方法 51
4.1 均勻傳輸線矩陣方法 51
4.2 單層介質平板功率傳輸系數(shù)和透射系數(shù) 55
4.2.1 電磁波極化分解原理 55
4.2.2 功率傳輸系數(shù)和透射系數(shù) 56
4.2.3 半波長壁厚平板罩 58
4.3 影響介質天線罩功率傳輸系數(shù)（透波率）的因素 62
4.3.1 極化方式對功率傳輸系數(shù)的影響 62
4.3.2 介電常數(shù)對功率傳輸系數(shù)的影響 63
4.3.3 損耗角正切對功率傳輸系數(shù)的影響 64
4.4 多層介質平板功率傳輸系數(shù)和透射系數(shù) 65
4.4.1 多層介質平板的傳輸矩陣單元計算 66
4.4.2 多層介質平板的厚度計算 67
4.4.3 多層介質平板的反射和透射系數(shù) 67
4.4.4 多層介質平板的插入相位移 67
4.4.5 多層介質平板的反射相位 68
4.5 平板天線罩入射角的確定 68
4.6 本章小結 69
參考文獻 69
第5章 天線罩電性能高頻分析方法 70
5.1 幾何光學法分析方法 70
5.1.1 幾何光學法原理 71
5.1.2 坐標變換公式 75
5.1.3 天線罩模型 76
5.1.4 求解入射線與天線罩壁的交點 78
5.1.5 求解外法向矢量和入射角 80
5.1.6 電場分解與合成 83
5.2 幾何光學法計算算例 84
5.3 物理光學法分析方法 85
5.3.1 口徑積分-表面積分和平面波譜-表面積分 85
5.3.2 AI-SI的數(shù)學模型 86
5.3.3 天線口面的離散化 88
5.3.4 天線近場的計算 90
5.4 天線與天線罩之間坐標變換關系 94
5.4.1 求解內壁電磁波入射角 97
5.4.2 求解天線罩外表面電磁場 98
5.4.3 遠區(qū)場求解 99
5.5 物理光學法計算算例 100
5.6 天線罩電性能優(yōu)化設計 104
5.6.1 天線罩指標和材料 105
5.6.2 電性能設計和分析 106
5.6.3 天線罩電性能計算 108
5.6.4 將粒子群優(yōu)化算法引入電性能設計 109
5.7 本章小結 113
參考文獻 114
第6章 天線罩電性能設計的電磁全波計算方法 115
6.1 電磁全波計算方法簡介 115
6.2 天線罩幾何數(shù)模產(chǎn)生和網(wǎng)格化處理 116
6.2.1 典型天線罩的數(shù)模產(chǎn)生 116
6.2.2 復雜天線罩的數(shù)模產(chǎn)生 117
6.2.3 天線罩的網(wǎng)格剖分 119
6.3 利用FEKO計算天線口面場 123
6.4 基于MOM-MLFMM的多層天線罩電性能仿真 125
6.5 本章小結 127
參考文獻 127
第7章 平面和*面頻選天線罩電性能設計 129
7.1 頻率選擇表面天線罩（FSSR）的構造和功能 129
7.2 FSS 結構的建模仿真 130
7.2.1 FSS 單元形式 131
7.2.2 FSS 結構的空間濾波機制 131
7.3 平面FSSR建模及仿真 133
7.3.1 A 夾層介質天線罩設計 134
7.3.2 平面FSSR設計 135
7.4 *面FSSR建模及仿真 137
7.4.1 HFSS-MATLAB-Api 介紹 138
7.4.2 *面FSSR建模方法 139
7.4.3 *面FSSR的“模擬測試法” 140
7.5 *面FSS結構的仿真驗證實例 142
7.5.1 FSS 單元模型及*面FSSR系統(tǒng)建模 142
7.5.2 *面FSSR系統(tǒng)仿真 143
7.6 快速FSSR建模的軟件實現(xiàn) 145
7.7 基于圓極化天線的*面FSSR的電性能 147
7.7.1 縫隙型FSSR設計 147
7.7.2 天線-*面FSSR系統(tǒng)設計 148
7.7.3 背腔式高頻平面螺旋天線的設計 148
7.7.4 天線-*面FSSR系統(tǒng)建模 152
7.7.5 *面FSSR系統(tǒng)的電性能分析 153
7.7.6 *面*率對電性能影響分析 154
7.7.7 FSS單元的排列方式和位置分析 156
7.7.8 *面FSSR的RCS變化分析 157
7.8 本章小結 159
參考文獻 159
第8章 天線罩的電性能測試 161
8.1 測試場地要求和準備 161
8.1.1 測試場地選取 161
8.1.2 測試儀器選取 162
8.1.3 收發(fā)天線距離計算 163
8.1.4 矢量網(wǎng)絡分析儀校準 164
8.1.5 中頻帶寬設置 165
8.1.6 空間信道電平衰減估算 165
8.2 時域門技術的引入 167
8.2.1 時域門技術原理介紹 167
8.2.2 應用時域門要考慮的因素 168
8.3 平板天線罩透波率測試 171
8.3.1 平板天線罩大小確定 171
8.3.2 透波率測試實例 171
8.4 多天線-天線罩系統(tǒng)中的相位不一致性測試 178
8.4.1 多天線測試系統(tǒng) 178
8.4.2 相位不一致性測試 179
8.4.3 相位不一致性的測試結果 182
8.5 多天線和天線陣列-天線罩系統(tǒng)的測向誤差 185
8.5.1 天線陣列測向原理 185
8.5.2 虛擬基線干涉儀測向原理 187
8.6 天線陣列測向精度及誤差 188
8.6.1 相位干涉儀測向精度分析 188
8.6.2 不同測向方法實測數(shù)據(jù)對比分析 188
8.7 天線罩相位誤差影響因素分析 191
8.8 天線罩相位誤差的校正方法 192
8.8.1 校正方法介紹 192
8.8.2 實測結果與分析 192
8.9 相位不一致性與測向誤差的關系 196
8.10 本章小結 198
參考文獻 198
第9章 天線罩損傷對電性能的影響與損傷修復 200
9.1 天線罩損傷產(chǎn)生原因及分類 200
9.1.1 天線罩損傷產(chǎn)生原因 200
9.1.2 天線罩損傷分類 201
9.2 損傷天線罩電性能仿真研究 202
9.2.1 電磁全波分析損傷天線罩電性能方法研究 202
9.2.2 天線罩穿孔仿真研究 204
9.2.3 天線罩劃傷（傷及芯層）仿真研究 207
9.2.4 天線罩含有水汽仿真研究 209
9.2.5 天線罩損傷類型總結 213
9.3 損傷測試 213
9.4 天線罩損傷修復和等效介電常數(shù)獲取 215
9.4.1 天線罩損傷檢測及修復技術 215
9.4.2 天線罩等效介電常數(shù)獲取 216
9.5 本章小結 225
參考文獻 225
第10章 環(huán)境因素對天線罩電性能影響的分析 227
10.1 防雷擊分流條的電磁波傳輸性能分析 227
10.1.1 防雷擊分流條 227
10.1.2 分流條的電磁模型建立 228
10.1.3 傳輸性能分析 230
10.2 防雷擊分流條電磁輻射特性分析 232
10.2.1 分流條材料對電磁波傳輸?shù)挠绊?233
10.2.2 分流條長度對電磁波傳輸?shù)挠绊?233
10.2.3 分流條寬度對電磁波傳輸?shù)挠绊?235
10.2.4 分流條厚度對電磁波傳輸?shù)挠绊?236
10.2.5 不同入射角對電磁波傳輸?shù)挠绊?236
10.3 防雷擊分流條實物仿真和測試 238
10.3.1 電磁仿真建模和仿真設置 238
10.3.2 實物模型制作 238
10.3.3 測試安裝和步驟 239
10.3.4 測試結果對比分析 240
10.4 復雜罩體的防雷擊分流條仿真實驗 241
10.4.1 天線-天線罩仿真模型參數(shù) 241
10.4.2 天線罩防雷擊驗證 243
10.4.3 安裝片段式分流條 247
10.5 溫度對天線罩電性能影響的研究 248
10.5.1 介質材料和樹脂在不同溫度下的特性變化 248
10.5.2 天線罩在不同溫度下的透波特性變化 251
10.5.3 實物測試與分析 256
10.6 本章小結 259
參考文獻 260
第11章 變厚度天線罩電性能設計技術 261
11.1 變厚度天線罩的設計原理 261
11.1.1 變厚度天線罩設計方法 261
11.1.2 內壁入射角計算方法 262
11.1.3 天線罩內壁平均入射角計算 265
11.1.4 天線罩外壁的分割方法