刘 洋 赵 琳 王 伟

(哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001)

1.引 言

海上无线电导航系统基于扩频体制,工作在中短波段,利用地波进行测距定位,具有定位精度高,保密性好,工作范围大的特点,应用前景十分广阔[1]。由于中短波段信号波长大,接收天线通常需要达到信号波长的1/4[2],目前系统采用大型鞭天线作为接收设备,天线尺寸大,难于安装及维护成为了制约系统设备小型化的技术难点。

同时,舰船作为系统载体,搭载了多种电子设备,系统运行平台上天线林立,电磁环境十分恶劣。考虑到舰船本身同样是一个复杂的电磁散射体,甲板、桅杆等均会与系统天线发生电磁作用[3],天线的接收特性会受到较大影响。因此,准确地估计出系统天线的电磁特性无论在理论上还是实际工程应用中均具有重要的意义。时域有限差分法(下文简称FDTD)是当前分析天线特性的有效数值方法之一。与矩量法、有限元法等频域算法不同,该方法能够在特定频带内通过一次计算完成针对天线特性的分析,同时具有运算量小,复杂度低的特点[4]。

鉴于以上原因,文章首先设计了一种基于双Hilbert分形的小型天线作为系统接收天线,并给出了天线模型;然后采用时域有限差分法进行了天线分析,尤其解决了细导线结构建模、同轴线结构分析等关键问题。仿真结果表明,文中所设计的天线高度仅为13 cm,能够工作在8.98 MHz左右的中短波段,符合船用天线全向接收、低轮廓、宽频带的设计要求,适合于工程应用。……