物理光学方法在预测线天线辐射模型中的应用

程仲伯

摘 要：在通讯行业，天线的基本理论的应用比较广泛，数学与物理运算方法可以分析出导线构成的天线或者天线阵等与之相关的问题。基于此，论文主要对物理光学方法在预测线天线辐射模型中的应用进行了研究。

关键词：线天线辐射模型；物理光学方法；应用

引言

近年来，随着我国科学技术的不断发展，人们对天线辐射模型的研究也越来越深入。物理光学方法的应用，能够提高辐射预测结果的准确性，为天线辐射预测工作的开展提供技术保障。因此，相关技术人员应加大预测方法的研究力度，为天线辐射研究工作的开展奠定坚实的基础。

一、物理光学分析法

在物理光学中，认为光是一种电磁波。在光的电磁场理论基础上，研究光在介质中的传播规律，如光的干涉、光的衍射、光的偏振等物理现象，进而研究这些规律和现象的应用。它是一门经典理论与近代技术相结合的应用性很强的课程。在传统分析过程中常用的分析方法是矩量法。它能够将单纯的积分方程转变为相应的矩阵方程，进而在计算机运算程序的帮助下，得出包括线天线电流分布情况在内的预测数值。然后再对该简化式子进行包括展开、代入以及加权在内的一系列运算，得到该积分方程相对应的逆矩阵方程。其分析原理如下：

第一，假定一般形式的积分方程为L（u）=g，在这一积分方程中，u为我们需求的函数，如电流，L为积分算子，而g为我们已知的激励源函数，若选择一组基数函数f1，f2，……，fN来展现未知函数u：u=a1f1+a1f2+……+aN fN=

其中為未知系数向量，为其展开的函数向量，将积分方程展开后得到的、为：=a1，a2，……，aN；=f1，f2，……，fN

将两者代入积分方程得到如下结果：anL（fn）=g

然后对该式进行加权：

an=m=1，2……，M

利用算子的线性及内积的性质将加权后的公式转化为矩阵方程：[an]=a1

a2

·

aNgm

·

[lmn]=[；；]

[；；]

……

[；；]

为了简化计算基函数采用矩形脉冲函数，权函数采用了δ（冲击）函数。得到电流的系数向量后，便可求得远区场如下：

（）=-w[Aθ（）+A（）?]=-wA（） （θ^θ^+?^?^）

需要注意的是在由逆矩阵求解未知函数（电流）的过程中，基函数与权函数的取舍问题。

第二，物理光学作为高频近似分析方法的一种，其最大的特点在于将光视作了一种电磁波形式。该方法在应用过程中需理论时就不得不做出以下两种假设：第一，感应电流只存在于入射波直接照射区域内的物体表面；物体感应电流特性与入射点同物体表面形成的电流特性是一致的。假定一导体存在于自由空间当中，其表面入射场与反射场相对于感应电流的磁场关系如图1所示。

由图1所示，将整个散射体看作一个电大尺寸，能够得到有关该导体表面感应电流的近似分布值。通常情况下，感应电流的近似值会与导体总磁场、散射磁场及激励磁场等保持一定的比例关系。一般来说，这种感应电流的近似值能够与该导体总磁场、散射磁场以及激励磁场保持一定的比例关系。将感应电流简化为已知之后，可以进一步推导出该导体散射场的函数取值。

二、物理光学在预测线天线辐射模型的应用案例

为了保证天线辐射模型预测结果，文章提出了一个新模型MOMTD/FDTD混合方法，混合方法的使用首先是将整个目标区分成MM区和PO区，其上电流分布分别为JMM和JPO，在MM区，电流满足电场积分方程FDTD则比较适合应用在模拟电磁波在一些复杂电磁环境之中的传播问题，对于散射体以及天线之间出现的直接耦合等问题，也要求将其考虑在范围内，进而需要对其做好仿真计算。并且，由于此混合方法作为时域方法，同时计算以时间的逐步推进而推进，通过一次计算就可以得到宽频带的具体范围。利用该方法可以得到以下两个方程：

[Lr（J+Lr（J）]=-）] f（）=（）+Lh（J）

随着MO-MTD时间的逐步推进，就可以获得在每一个时间离散点之上天线的具体电流分布情况。由于色散煤质的电磁参数会根据电磁波的具体电磁波频率之间的具体的变化发生而变动。对于宽频带电磁波和同色煤质之间的实际作用，要求对数值做好仔细研究。一半波阵子放于距离方板（5λ×5λ）为0.2λ处，计算该线面结构的散射场，如图2所示。选择线天线为MM区，平板为PO区，计算结果如图3所示。

可见，使用MM-PO弱耦合技术能达到很好的预测效果。

三、结语

综上所述，在线天线辐射模型预测过程中，物理光学方法的应用能够提高计算速度，本文对这种计算方式进行了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的意见与建议。

参考文献：

[1]丁皓.迭代物理光学加速及改进方法研究[D].杭州：浙江大学，2015.