【正文】 車載信息系統(tǒng)——汽車電磁環(huán)境建構(gòu)與分析摘 要針對汽車電磁環(huán)境的復(fù)雜性，本文討論了使用仿真軟件進行汽車電磁環(huán)境建構(gòu)與分析，主要面向汽車天線布局設(shè)計。主要以 100M 單極半波陣子車載天線為研究對象，通過以矩量法(MoM)為基礎(chǔ)的三維電磁場仿真軟件 FEKO 仿真分析了汽車電磁環(huán)境，并進行車載天線特性分析，給出了 s11 參數(shù)和輻射方向圖等部分計算與分析結(jié)果，反映出了車身對天線本身特性的影響，并通過比較半波陣子天線在車體不同位置上性能的變化，指出了天線最佳安裝位置。重點分析了汽車車身及天線安裝位置對天線輻射性能的影響，為車載天線的設(shè)計提供了部分數(shù)據(jù)和分析方法，此研究具有十分重要的現(xiàn)實意義?！娟P(guān)鍵字】電磁環(huán)境，天線，仿真【論文類型】系統(tǒng)設(shè)計Title:Telematics—Construction and analysis of automotive electromagic environmentABSTRACTWith respect to the plexity of Electromagic environment on automobile, we construct and analyze Electromagic model on automobile based on simulation software with particularity of the antenna design and distribution analysis over an automobile outfigure. We put study focus on the carcarried monopole antenna in specific for the frequency at 100MHz. For that, Feko, a 3D Electromagic simulation suite in the theory of Moment of Method (MoM), is adopted to figure out antenna characteristics, revealing parameters such as S11 and radiation patterns, which verify that body construction of an automobile will do affect antenna and antenna performance. The optimal place for antenna mount on an automobile is forwarded through making parison of monopole antenna’s performance on different automobile places with emphasis on the variation of radiation characteristics. The study es forward some data and analysis method which is virtually with significant meaning for the real application.【Key words】Electromagic environment, Antennas, Simulation【Type of Thesis】System design引言隨著科技的進步，人類社會已步入信息社會。信息的流通十分重要，而信息的流通依賴于通信技術(shù)的發(fā)展。過去人們在信息流通中更關(guān)心的是發(fā)射和接收系統(tǒng)本身的性能，如提高發(fā)射天線的發(fā)射性能和提高接收天線的接收性能。但隨著信息流通的不斷加大，通信系統(tǒng)中所用的電子設(shè)備的種類和數(shù)量也不斷增大，因而，單純一味的考慮如何提高設(shè)備的性能已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實需要了，還必須考慮周圍環(huán)境的影響,只有兼顧這兩者之間的關(guān)系才能使一個通信系統(tǒng)正常工作，達到信息傳送順暢的目的。車載信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，而汽車的空間有限及周圍的環(huán)境影響，使得通信系統(tǒng)所在的電磁環(huán)境十分惡劣，找到一種能在實際工程中方便有效的降低天線問干擾的方法十分重要。其中一種很有效方法就是天線布局優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。所謂天線布局設(shè)計是指在不改變天線發(fā)射和接收性能(即保證通信質(zhì)量)的前提下，根據(jù)天線的工作特性通過合理的天線布局來降低天線問的干擾。在國內(nèi)，車載通信系統(tǒng)天線間干擾的理論研究落后于國外，工程中主要是依靠實測和經(jīng)驗。本文就是在研究汽車電磁環(huán)境特性的基礎(chǔ)上來進行車載天線的布局。目 錄第 1 章緒論 ............................................61．1 問題的背景及研究的目的和意義 ...........................................................61．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................................................................61．3 本文主要研究內(nèi)容 ...................................................................................71．4 本文結(jié)構(gòu)安排 ...........................................................................................7第 2 章 電磁場理論 ....................................9 ..........................................................................................9 麥克斯韋方程 ..........................................9 本構(gòu)關(guān)系 ..............................................9 邊界條件 .............................................10 波動方程 .............................................10 電磁場的位函數(shù) .......................................10 麥克斯韋方程的基本解法 ........................................................................11 分離變量法 ...........................................11 格林函數(shù)法 ...........................................12 矩量法 ........................................................................................................13 矩量法的基本原理 ......................................13 基函數(shù)和權(quán)函數(shù)的選擇 .................................16 本章小結(jié) ....................................................................................................19第 3 章 汽車電磁環(huán)境仿真技術(shù)的討論 ....................20 計算電磁學(xué)的主要方法 ............................................................................20 矩量法 ...............................................20 有限元法 .............................................20 時域有限差分法(FDTD) .................................21 邊界元法 .............................................21 電磁場仿真軟件介紹 ................................................................................21 電磁場分析軟件 FEKO 概述 ...................................................................22 FEKO 概述 ............................................22 主要功能 .............................................23 典型應(yīng)用 .............................................23 FEKO 基本操作過程 .................................................................................24 本章小結(jié) ....................................................................................................24第 4 章 線天線電磁特性 ................................25 天線的輻射機理 ........................................................................................25 天線的主要特性參量 ................................................................................26 單極半波振子仿真 ....................................................................................31 本章小結(jié) ....................................................................................................34第 5 章 汽車天線的電磁仿真 ............................35 汽車車載天線的電磁兼容問題 ................................................................35 車載天線的仿真與分析 ............................................................................35 汽車天線的布局分析 ................................................................................38 結(jié)論 ............................................................................................................44 本章小結(jié) ....................................................................................................44第 6 章總結(jié) ...........................................456．1 主要工作及成果 .....................................................................................456．2 需要進一步研究的問題 .........................................................................45第 1 章緒論本章主要介紹論文的研究背景及國內(nèi)外情況，研究內(nèi)容及其應(yīng)用意義，最后，介紹論文的結(jié)構(gòu)安排。1．1 問題的背景及研究的目的和意義當(dāng)前，汽車電子技術(shù)迅猛發(fā)展，日益增多的汽車電子產(chǎn)品，在滿足人們對于汽車經(jīng)濟性、舒適性和安全性需求的同時，也使汽車的電磁環(huán)境變得更加復(fù)雜。 在車載信息系統(tǒng)中線天線的應(yīng)用非常廣泛。線天線作為車載衛(wèi)星、通信電子設(shè)備電磁能量的發(fā)射和接收端口，最有可能成為輻射干擾的干擾源和敏感體，車載平臺表面是金屬導(dǎo)體或可看作近似金屬導(dǎo)體，由于天線通常位于地面上或者附近有金屬導(dǎo)體，在天線激發(fā)的電磁場的作用下，地面或附近的金屬導(dǎo)體表面都要激勵起電流，而這種感應(yīng)電流也會在空間激發(fā)電磁場形成散射場或二次場。這種散射場與天線直接激發(fā)的場共同構(gòu)成空間場。這自然不同于自由空間中天線所激發(fā)的場，當(dāng)天線位于地面上或者附近有金屬導(dǎo)體時天線系統(tǒng)的輻射特性就要受到地面或金屬導(dǎo)體