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[摘 要]无本文介绍了机载天线布局FEKO软件平台与试验的应用技术研究，天线布局预先仿真计算及试验的设计思想。利用FEKO软件平台，设计出天线布局的几何模型，剖分模型网格，仿真得到机载天线方向图及隔离度，结合暗室方向图测试及隔离度测试，得到合理的天线布局。从而缩短了设计周期，提高飞机布局稳定性，降低经济成本。
[关键词]天线布局 FEKO 隔离度 天线布局
中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0368-01
1 引言
飞机机载电子设备随着航空科技的飞速发展而日益增加，与其配套的机载天线数目也不断增多。而水陆两栖飞机不同于其他飞机，在水上起降时机腹几乎是浸在水中的，不便于電子设备安装在其机腹，特别是对于机载天线来讲，很难做到如此大的水浪冲击和长时间的海水浸蚀。这使天线在机上安装位置可选择的范围大大减小，对全机天线布局增加了很大的困难，甚至可能影响、降低那些对天线位置有特殊要求的系统/设备的功能性能。
天线的布局检验标准包括天线辐射性能以及天线干扰与受干扰的强弱，天线辐射性能通过方向图仿真及试验得到，考察某一天线与另一天线甚至两个或多个天线间的互相干扰就是要考察它们之间的耦合情况，也就是要计算出它们之间的耦合系数。这个耦合系数与发射天线增益、接收天线增益、天线极化匹配系数、屏蔽系数、发射与接收天线间最短距离有关。
2 基于FEKO软件的天线布局设计
FEKO具有矩量法（MoM）计算核心，能够混合物理光学方法（PO）和一致性几何绕射理论（UTD）等高频方法的针对电大尺寸问题的计算模块FEKO。由于FEKO基于严格的积分方程方法，无需对传播空间进行网格划分；由于积分方程基于格林函数构建，无需设置吸收边界条件；只要硬件条件许可，矩量法（MoM）可以求解任意复杂结构的电磁问题。对于超电大尺寸的问题，使用FEKO的混合方法来进行仿真模拟：对于关键性的部位使用矩量法（MoM），对其他重要的区域（一般都是大的平面或者曲面）使用PO或者UTD。
3 某型飞机天线布局仿真及试验设计
3.1 天线布局软件仿真分析
为近似计算，机体和天线需要等效为预测计算适宜处理的几何模型和电磁模型。对水上飞机机体而言，下部结构为船体，不安装天线，机身形状可近似为圆柱体，机頭和机尾部分为圆锥体或者半椭球体，机翼部分为有限大的平面。
机载VHF天线的辐射图由于受飞机结构的影响发生了畸变，波瓣宽度也因此而发生变化。同时，干扰耦合余量与天线位置、工作特性以及飞机结构有着密切的联系。在其它条件相同的情况下，两天线距离相隔越远、干扰越小，扩大距离一倍，可导致衰减6dB左右；工作频率越高（在工作频带内）或存在飞机遮挡时，都会使干扰大大减小。为了使分析程序在实际应用中发挥应有效益，通过试验测试手段来完善天线布局分析模型将势在必行。
3.2 天线布局试验分析
前机身海事电台与VHF天线隔离度试验，将VHF天线及海事电台天线安装在飞机试验件上。
试验步骤：
a）将VHF天线和海事电台天线安装在飞机试验件上；
b）按步骤a示意图连接信号源和频谱分析仪，调节信号源频率在（118～137）MHz（均匀取3个频点），调整信号源的输出电平VT（dBm），记录此时频谱分析仪的读数VR1（dBm）；
c）按步骤b示意图，分别把发射天线和接收天线接到信号源和频谱分析仪，调整信号源的功率输出到VT，记录此时频谱分析仪的读数VR2（dBm）；
d）把信号源频率设在156～174MHz，重复步骤b）、c）；
e）连接发射天线端和接收天线端的测试电缆，记录此时频谱分析仪的读数VR3（dBm），用VR3（dBm）-VR1（dBm）得到测试电缆的传输损耗L（dBm）；
利用VR1（dBm）-VR2（dBm）-L，得出天线工作在两个频率时的隔离度（图1）。
海事电台测试频率点：156MHz、165MHz、174MHz
VHF测试频率点：118MHz、127MHz、137MHz（表1）
4 结论
在机载天线布局工程设计中，要选择使两天线间耦合尽可能小的位置来放置天线，以减小天线间的耦合，但又要考虑天线本身的辐射特性最佳，以及飞机总体设计等诸多方面因素。因此实际机载天线布局设计是一个综合性的调整的过程，通过仿真和试验预先计算机载天线间的耦合系数，对于飞机天线系统发挥最大功效并电磁兼容性良好来说，是非常重要的。
参考文献
[1] 贾延林.模块化设计[M].北京：机械工业出版社，1993.
[2] 范林，王哲.模块化技术在飞机研制中的应用[J].航空科学技术，2010，（3）：19-21.
[3] 柳茂春.无线电干扰计算.北京：电子工业出版社，1988.
[4] 詹熙达.CATIAV5R20快速入门教程[M].北京：机械工业出版社，2011.
[关键词]天线布局 FEKO 隔离度 天线布局
中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0368-01
1 引言
飞机机载电子设备随着航空科技的飞速发展而日益增加，与其配套的机载天线数目也不断增多。而水陆两栖飞机不同于其他飞机，在水上起降时机腹几乎是浸在水中的，不便于電子设备安装在其机腹，特别是对于机载天线来讲，很难做到如此大的水浪冲击和长时间的海水浸蚀。这使天线在机上安装位置可选择的范围大大减小，对全机天线布局增加了很大的困难，甚至可能影响、降低那些对天线位置有特殊要求的系统/设备的功能性能。
天线的布局检验标准包括天线辐射性能以及天线干扰与受干扰的强弱，天线辐射性能通过方向图仿真及试验得到，考察某一天线与另一天线甚至两个或多个天线间的互相干扰就是要考察它们之间的耦合情况，也就是要计算出它们之间的耦合系数。这个耦合系数与发射天线增益、接收天线增益、天线极化匹配系数、屏蔽系数、发射与接收天线间最短距离有关。
2 基于FEKO软件的天线布局设计
FEKO具有矩量法（MoM）计算核心，能够混合物理光学方法（PO）和一致性几何绕射理论（UTD）等高频方法的针对电大尺寸问题的计算模块FEKO。由于FEKO基于严格的积分方程方法，无需对传播空间进行网格划分；由于积分方程基于格林函数构建，无需设置吸收边界条件；只要硬件条件许可，矩量法（MoM）可以求解任意复杂结构的电磁问题。对于超电大尺寸的问题，使用FEKO的混合方法来进行仿真模拟：对于关键性的部位使用矩量法（MoM），对其他重要的区域（一般都是大的平面或者曲面）使用PO或者UTD。
3 某型飞机天线布局仿真及试验设计
3.1 天线布局软件仿真分析
为近似计算，机体和天线需要等效为预测计算适宜处理的几何模型和电磁模型。对水上飞机机体而言，下部结构为船体，不安装天线，机身形状可近似为圆柱体，机頭和机尾部分为圆锥体或者半椭球体，机翼部分为有限大的平面。
机载VHF天线的辐射图由于受飞机结构的影响发生了畸变，波瓣宽度也因此而发生变化。同时，干扰耦合余量与天线位置、工作特性以及飞机结构有着密切的联系。在其它条件相同的情况下，两天线距离相隔越远、干扰越小，扩大距离一倍，可导致衰减6dB左右；工作频率越高（在工作频带内）或存在飞机遮挡时，都会使干扰大大减小。为了使分析程序在实际应用中发挥应有效益，通过试验测试手段来完善天线布局分析模型将势在必行。
3.2 天线布局试验分析
前机身海事电台与VHF天线隔离度试验，将VHF天线及海事电台天线安装在飞机试验件上。
试验步骤：
a）将VHF天线和海事电台天线安装在飞机试验件上；
b）按步骤a示意图连接信号源和频谱分析仪，调节信号源频率在（118～137）MHz（均匀取3个频点），调整信号源的输出电平VT（dBm），记录此时频谱分析仪的读数VR1（dBm）；
c）按步骤b示意图，分别把发射天线和接收天线接到信号源和频谱分析仪，调整信号源的功率输出到VT，记录此时频谱分析仪的读数VR2（dBm）；
d）把信号源频率设在156～174MHz，重复步骤b）、c）；
e）连接发射天线端和接收天线端的测试电缆，记录此时频谱分析仪的读数VR3（dBm），用VR3（dBm）-VR1（dBm）得到测试电缆的传输损耗L（dBm）；
利用VR1（dBm）-VR2（dBm）-L，得出天线工作在两个频率时的隔离度（图1）。
海事电台测试频率点：156MHz、165MHz、174MHz
VHF测试频率点：118MHz、127MHz、137MHz（表1）
4 结论
在机载天线布局工程设计中，要选择使两天线间耦合尽可能小的位置来放置天线，以减小天线间的耦合，但又要考虑天线本身的辐射特性最佳，以及飞机总体设计等诸多方面因素。因此实际机载天线布局设计是一个综合性的调整的过程，通过仿真和试验预先计算机载天线间的耦合系数，对于飞机天线系统发挥最大功效并电磁兼容性良好来说，是非常重要的。
参考文献
[1] 贾延林.模块化设计[M].北京：机械工业出版社，1993.
[2] 范林，王哲.模块化技术在飞机研制中的应用[J].航空科学技术，2010，（3）：19-21.
[3] 柳茂春.无线电干扰计算.北京：电子工业出版社，1988.
[4] 詹熙达.CATIAV5R20快速入门教程[M].北京：机械工业出版社，2011.