物理光学方法在舰船天线辐射特性中的应用探究

摘 要 在现代舰船的应用当中，其是将通信功能与无线导航功能融为一体的重要设备。通常情况下，通信系统频率并不能够覆盖较多的事项，因此为了解决这一问题，开始将物理光学方法应用于舰船天线辐射天线中。本文则主要针对物理光学方法在舰船天线辐射特性中的应用展开了探讨与分析。

关键词 物理光学方法;舰船天线辐射特性;应用情况

1物理光学分析法

物理光学分析法主要是作为经典的理论课程而存在的。通常情况下，物理光学分析法多是的指矩量法，其可将单纯的积分方程转变为相对应的矩阵方程，并且充分发挥计算机程序的作用来帮助技术人员得出天线电流分布规律等相关数值。整个物理光学分析法应用的原因在于：其一，若假定一般形式的积分方程为L（u）=g，而在这一积分方程的计算过程中，u为本次研究所需求的函数，如电流，L为积分算子，而g为已知的激励源函数，若选择一组基数函数f1，f2……fN来展现未知函数u：u=a1f1 a1f2 …… aNfN=其中为未知系数向量，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]=a1a2·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（）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[1]。

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。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。

2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，将新模型MOMTD/FDTD混合方法应用其中可获得良好的效果，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，電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。

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[2]。

3矩量法的应用

对于嵌地线天线，源电流和检验电流所处的相对位置不同，其格林函数具有不同形式的表达式。在求取阻抗矩阵时，将Sommerfrld积分的计算分下面四种情况分别采用不同的方法。源电流和检验电流都在上半空间，阻抗元素计算过程中，场、源点均在上半空间，采用传统的二级DCIM计算格林函数中所包含的Sommerfrld积分，源电流在下半空间，检验电流在上半空间，阻抗元素计算过程中，源点在下半空间，场点在上半空间，可采用二维离散复镜像法计算格林函数中所包含的Sommerfrld积分，以避免烦琐的插值运算。源电流在上半空间，检验电流在下半空间。阻抗元素计算过程中，源点在上半空间，场点在下半空间，需要采用改进的二维DCIM计算格林函数中所包含的Sommerfrld积分，以避免介质的有耗特性给计算带来的错误。

源电流和检验电流都在下半空间场源点均在下半空间，如果下层媒质是无耗的，可采用传统的二级DCIM方法计算格林函数中所包含的Sommerfrld积分;计算过程中，无论是采用传统的二级DCIM、2D-DCIM还是改进的2D-DCIM，如果电磁目标的电尺寸较大（Ig（koρ）>1），都需要采用增强DCIM的采样路径。

4结束语

综上所述，将物理光学方法应用于舰船天线辐射场时，可通过前期细致地讨论与计算得出最终结果，时域准确情况下天线在自由空间中出现的辐射场及天线间彼此耦合的结果，从根本上实现对舰船天线辐射特性准确性的提升。

参考文献

[1] 曹霞，吴玲，张红剑.基于物理光学方法的舰船天线辐射特性研究[J].舰船科学技术，2018，40（20）：151-153.

[2] 梁宇宏.物理光学方法在预测线天线辐射模型中的运用[J].科技创新与应用，2018（6）：134-135.

作者简介

李新龙（1996-），男，四川省仪陇县复兴镇人;在读学生，学历：本科，研究方向：光学。