CN103414007A - 一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载天线布局设计领域，尤其是一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法。本发明通过分析车载系统中天线实际使用情况，结合天线间耦合度数据、天线的频谱分析，得到最终天线布局方案。本发明根据装载平台结构和使用要求排列组合得出所有天线布局方案；将天线进行配对，并对天线进行频谱分析，得出配对天线间的干扰频段；对天线布局方案进行配对天线间的耦合度仿真，得出各配对天线的耦合度；对天线间的干扰对系统的影响程度进行权重等级划分，得出权重计算值；将各布局方案的配对天线耦合度按各等级的权重值进行相乘后求和，得到天线耦合度综合评价值V，得出最终天线布局方案。本发明应用与天线布局设计领域。

Description

一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法

技术领域

本发明涉及车载天线布局设计领域，尤其是一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法。

背景技术

天线耦合度是表征多天线之间相互耦合特性的重要指标。工程上，天线耦合度由收发天线的功率进行表示，其公式为S=10log(P_in/P_out)，其中，P_in表示接收天线接收到的功率，P_out表示发射天线的发射功率。在耦合度计算中，发射天线为干扰天线，接收天线为受扰天线，耦合度S₂₁表示1为发射天线，2为接收天线时的耦合度。

天线耦合度的一般分析方法是先将系统等效为多端口网络，然后利用数值分析方法计算网络的等效导纳矩阵或等效S参数矩阵，再利用微波网络计算多天线之间的耦合度。

目前，三维电磁场仿真技术已经广泛应用于电子设计、结构设计和系统集成，其中，系统的天线布局也逐步开始运用天线间的耦合度仿真进行设计。但当车载平台上天线数量较多的情况下，预选的布局组合形式多样，导致仿真数据难以用于横向比较大量的预选方案，也就无法合理设计天线布局。

发明内容

本发明针对现有技术存在的技术问题，提供一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法，通过步骤S1根据装载平台结构和使用要求分析，得出天线的可用安装位置集合，并排列组合得出所有可能的天线布局方案；步骤S2对各天线的实际工作频率进行频谱分析，得出各配对天线的干扰频段；步骤S3对每种天线布局方案进行配对天线间的耦合度仿真，根据频谱分析结果对耦合度结果在主要干扰频段内取平均值，得出各配对天线的耦合度结果；步骤S4分析各天线在系统中的实际使用情况，并依据配对天线间的干扰对系统的影响程度进行权重等级划分，得出各等级的具体权重值；步骤S5将各布局方案的配对天线耦合度按各等级的权重值进行相乘后求和，得到耦合度综合评价值V，并进行横向对比，得出最终天线布局方案。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法包括：

S1：根据车载平台的结构和使用要求得出车载平台可用于天线安装的位置，并将天线按照排列组合的形式分别部署于这些位置，得到天线布局方案；

S2：根据各天线的工作频率对其进行频率分析，得到配对天线的干扰频段；

S3：在配对天线的干扰频段内，对天线布局中的两两配对天线进行耦合度仿真，得到配对天线的耦合度 $S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{12}& S_{13}& \·\·\·& S_{1j}\\ S_{21}& 0& S_{23}& \·\·\·& S_{2j}\\ S_{31}& S_{32}& 0& \·\·\·& S_{3j}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& 0& \·\·\·\\ S_{i1}& S_{i2}& S_{i3}& \·\·\·& 0\end{array}\right],$ 其中S_ij表示j作为发射天线对接收天线i的耦合度，其中i≥1，j≥1，i与j的范围相同；

S4：依据各配对的干扰天线与受扰天线的关系，对配对天线的进行权重值λ_i进行分配，

所述Λ_ij为不同权重值λ_i对应的权重等级量化值，Δ为不同权重值λ_i对应的调节因子，p_i为不同权重值λ_i对应的天线数量值，其中m为权重等级的数量；

S5：将S中相同权重等级元素进行相加运算，并分别与对应等级的权重分配值相乘，最终计算得到每个天线布局基于权重等级的天线耦合度综合值

横向对比选择其绝对值最大的方案，即确定为最终天线布局方案。

所述步骤S4权重值进行分配按照不少于两个权重等级的分配方式。

所述步骤S4具体步骤包括：

S41：设定权重等级为4个等级，根据各配对天线的符合情况，按以零权重值、高权重值、较高权重值、较低权重值的优先顺序进行分配；则 $\mathrm{\Λ}=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\Λ}}_1& {\mathrm{\Λ}}_2& {\mathrm{\Λ}}_3& {\mathrm{\Λ}}_4\end{array}\right],$ 所述Λ₁+Λ₂+Λ₃+Λ₄=1，当Λ₁是高权重值,Λ₁=0.6～0.8，p_i=p₁，Δ=4；当Λ₂是较高权重值Λ₂=0.2～0.5，p_i=p₂，Δ=0；当Λ₃是较低权重值，Λ₃=0.1～0.2，p_i=p₃，Δ=-4；当Λ₄是零权重值，Λ₄=0；其中符合高权重值的情况是受扰天线是主要工作天线或受扰天线与干扰天线的工作频段有重叠；较高权重值的情况是干扰天线工作频段较受扰天线低且两者相邻、干扰天线工作频段较受扰天线低，其2次、3次谐波处于受扰天线工作频段内或干扰天线工作频段较受扰天线高，且两者间的工作频段间隔不大于干扰天线的5倍工作频段宽度；较低权重值的情况是干扰天线工作频段较受扰天线高，且两者间的工作频段间隔大于干扰天线的5倍工作频段宽度、干扰天线工作频段较受扰天线低，其5次及5次以上谐波处于受扰天线工作频段内、受扰天线与干扰天线极化方式不同或受扰天线与干扰天线之间的垂直间距大于3m，且大于干扰天线的最小波长，不大于其2倍最大波长；零权重值的情况是干扰天线工作时对系统不造成影响、受扰天线与干扰天线不同时工作或受扰天线与干扰天线之间的垂直间距大于10m，且大于干扰天线的2倍最大波长；

S42：根据权重组合值精准到十分位，权重组合总和值为1的原则得到权重组合方式为三种：

1）Λ₁₁=0.6，Λ₂₁=0.3，Λ₃₁=0.1，Λ₄₁=0；

2）Λ₁₂=0.6，Λ₂₂=0.2，Λ₃₂=0.2，Λ₄₂=0；

3）Λ₁₃=0.7，Λ₂₃=0.2，Λ₃₃=0.1，Λ₄₃=0；

则可知高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_1=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.6& 0.6& 0.7\end{array}\right],$ 较高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_2=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.3& 0.2& 0.2\end{array}\right],$ 较低权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_3=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.1& 0.2& 0.1\end{array}\right],$ 零权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_4=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\end{array}\right];$ 其中， $\mathrm{\Λ}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\\ {\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\\ {\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\\ {\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right].$

S43：根据高权重值配对天线的数量值P₁，较高权重值配对天线的数量值P₂，较低权重值配对天线的数量值P₃，计算高权重配对天线权重分配值λ₁，其中 ${\mathrm{\Λ}}_{1j}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\end{array}\right];$ 计算较高权重配对天线权重分配值λ₂，其中 ${\mathrm{\Λ}}_{2j}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\end{array}\right];$ 计算较低权重配对天线权重分配值λ₃，

其中 ${\mathrm{\Λ}}_{3j}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\end{array}\right];$ 零权重配对天线的权重分配值λ₄，λ₄=0。

所述S5具体步骤：

S51：按照权重等级，将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于高权重配对天线的元素选出，并代数相加得到S₁；

S52：将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于较高权重配对天线的元素选出，代数相加得到S₂；

S53：将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于较低权重配对天线的元素选出，代数相加得到S₃；

S54：将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于零权重配对天线的元素选出，代数相加得到S₄；

S55：计算各方案的天线耦合度综合评价值V=λ₁S₁+λ₂S₂+λ₃S₃+λ₄S₄，选择该值的绝对值最大的方案，确定为天线的最终布局方案。

所述S3中在配对天线的干扰频段内，对天线布局中的两两配对天线进行耦合度仿真具体过程是，根据S2所得出的配对天线干扰频段，实施以下具体步骤：

S31：建立等比车辆模型和天线模型，设定材质属性；

S32：设定最大仿真频率应至少为需仿真天线最高频率的1.2倍；

S33：设定仿真区域边界条件；

S34：对等比车辆模型和天线模型进行网格剖分，基础网格的尺寸应小于1/10需仿真天线的最小波长；

S35：采用基于时域有限差分算法的仿真软件进行配对天线耦合度仿真，对各配对天线的耦合度结果在相应干扰频段内取平均值，得到耦合度S。

所述仿真区域边界条件方式选择PML完全匹配层方式。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过分析车载系统的任务执行情况，将大量天线间耦合度数据与系统的实际使用情况、天线的频谱分析结果相结合，确定适用于所设计系统的最佳天线布局方案。本发明通过采用通用电磁场仿真软件仿真，将干扰信号的影响程度进行了量化；采用任务权重等级分析法，根据设备工作频率以及系统使用模式，将各天线耦合度仿真结果对系统的重要程度进行量化。通过以上方法，最终实现对多种方案的仿真结果量化评估，为车载天线布局提供布局依据。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1本设计方法示意图。

图2本设计实施例中车载平台顶视图。

图3a本设计实施例1天线布局方案1示意图。

图3b本设计实施例1天线布局方案2示意图。

图3c本设计实施例1天线布局方案3示意图。

图3d本设计实施例1天线布局方案4示意图。

图3e本设计实施例1天线布局方案5示意图。

图3f本设计实施例1天线布局方案6示意图。

图4a本设计实施例2天线布局方案1示意图。

图4b本设计实施例2天线布局方案2示意图。

图4c本设计实施例2天线布局方案3示意图。

图4d本设计实施例2天线布局方案4示意图。

1-实施例1的天线可安装位置           2-实施例1的平台上其它结构件

3-实施例1的不可用于天线安装的区域   4-实施例1的车头部分

5-实施例1的车辆舱体

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明相关情况说明

1、将权重值高低分为以下4种情况，将所有可能情况罗列：

1）符合高权重值的情况是以下任意一种情况：

受扰天线是主要工作天线；受扰天线与干扰天线的工作频段有重叠；

2）较高权重值的情况是以下任意一种情况：

干扰天线工作频段较受扰天线低且两者相邻；干扰天线工作频段较受扰天线低，其2次、3次谐波处于受扰天线工作频段内；干扰天线工作频段较受扰天线高，且两者间的工作频段间隔不大于干扰天线的5倍工作频段宽度；

3）较低权重值的情况是以下任意一种情况：

干扰天线工作频段较受扰天线高，且两者间的工作频段间隔大于干扰天线的5倍工作频段宽度；干扰天线工作频段较受扰天线低，其5次及5次以上谐波处于受扰天线工作频段内；受扰天线与干扰天线极化方式不同；受扰天线与干扰天线之间的垂直间距大于3m，且大于干扰天线的最小波长，不大于其2倍最大波长；

4）零权重值的情况是以下任意一种情况：

干扰天线工作时对系统不造成影响；受扰天线与干扰天线不同时工作；受扰天线与干扰天线之间的垂直间距大于10m，且大于干扰天线的2倍最大波长。

2、当配对天线同时满足两种或两种以上权重值情况时，按以零权重值、高权重值、较高权重值、较低权重值的优先顺序进行分配。

3、PML指的是理想匹配层吸收边界条件（Perfectly Matched Layer简称PML），它在计算区域边界面附近引入虚拟的各向异性有耗媒质，并使得在一定条件下，计算区域空间与虚拟有耗媒质层完全匹配，计算空间中的外行电磁波可以无反射地进入虚拟有耗媒质，并逐渐衰减，从而有效吸收外行波。理论上，它的吸收性能与外行波入射角和频率无关，可以在宽频带、大入射角范围内有效吸收外行波，并使反射误差与色散误差可比拟，甚至更小；而且PML层的计算公式与Maxwell方程类似，很方便与计算区域衔接。

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明的基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法，针对车载系统的多种天线布局，根据天线在系统中的工作情况以及频谱分析结果，并依据两两天线间的干扰对系统的影响程度进行权重分配，将天线间的耦合度数据按权重分配结果进行比较，以此分析多种布局方案的优劣，得到系统整体效能最佳、任务执行保障能力最好的天线布局方案，如附图1所示。其具体步骤如下：

步骤S1：得出所有可用于天线安装的位置集合。根据装载平台的结构约束，如外部结构件安装阻挡、系统内部布线阻挡等，同时结合系统的使用要求，如某一天线必须安装于某处或所有天线必须避开某设施的活动范围，由此分析得到系统平台中所有可用于天线安装的位置。并在上述所有安装位置的基础上，将所有天线分别置于其上，以排列组合的形式，罗列出所有可能的天线布局方案。

步骤S2：根据各天线的实际工作频率进行频谱分析。依据各天线的具体工作频率范围，分析天线间的主要受扰对象、主要干扰方式、干扰量级等，初步评价系统中配对天线间的干扰对系统整体性能的影响程度。根据频谱分析的结果，筛除对系统无影响或影响基本可忽略的工作频率范围，得出配对天线间的主要干扰频段。

步骤S3：对所有可能的天线布局方案进行耦合度仿真，首先建立车辆和天线模型，设定材质属性、全局单位、仿真频率范围和边界条件等。其次，对物理模型进行网格剖分后，在各仿真天线馈电位置和天线辐射体之间进行激励源加载，依次对各天线进行激励，最后得到其余天线在该天线激励时的S参数曲线，即两两天线间在工作频段内的耦合度曲线，并将其转换为数据表的形式，将各配对天线间的耦合度结果在主要干扰频段内取平均值，得出每个布局方案各配对天线的耦合度S。

$S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{12}& S_{13}& \·\·\·& S_{1j}\\ S_{21}& 0& S_{23}& \·\·\·& S_{2j}\\ S_{31}& S_{32}& 0& \·\·\·& S_{3j}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& 0& \·\·\·\\ S_{i1}& S_{i2}& S_{i3}& \·\·\·& 0\end{array}\right]$

步骤S4：统计并计算得出系统的权重分配。在进行仿真的同时，细化分析各天线的任务时域剖面，排除其中不同时工作的天线配对；分析各天线在系统中的实际使用情况，得出系统中主要使用的天线或对任务执行效果影响更大的天线，以及各天线间相互影响的方式和程度。其次，考虑实际使用对天线耦合度影响较大的因素，如天线架高使用、地面架设使用等。将上述分析结果结合之前的频谱分析结果，最终确定两两天线间的干扰量级对系统整体性能的影响程度，并以此作为权重分配的依据。

依据天线间的干扰对系统的影响程度，对配对天线进行权重分配，得出系统的权重分配 $\mathrm{\Λ}=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\Λ}}_1& {\mathrm{\Λ}}_2& {\mathrm{\Λ}}_3& {\mathrm{\Λ}}_4\end{array}\right].$

其中，高权重配对天线的个数为P₁，其权重均为λ₁，其代数和为Λ₁=P₁×λ₁；

较高权重配对天线的个数为P₂，其权重均为λ₂，其代数和为Λ₂=P₂×λ₂；

较低权重配对天线的个数为P₃，其权重均为λ₃，其代数和为Λ₃=P₃×λ₃；

零权重配对天线的权重均为λ₄，其代数和为Λ₄=λ₄。

由于Λ₁+Λ₂+Λ₃+Λ₄=1，依据如表1的权重等级量化范围和具体量化值。

表1 权重等级量化范围

权重等级	权重定量范围	权重量化值
			高权重Λ1	0.6～0.8	0.6,0.7,0.8
较高权重Λ2	0.2～0.5	0.2,0.3,0.4,0.5
			较低权重Λ3	0.1～0.2	0.1,0.2
零权重Λ4	0	0

第一种组合：Λ₁₁=0.6,Λ₂₁=0.3,Λ₃₁=0.1,Λ₄₁=0

第二种组合：Λ₁₂=0.6,Λ₂₂=0.2,Λ₃₂=0.2,Λ₄₂=0

第三种组合：Λ₁₃=0.7,Λ₂₃=0.2,Λ₃₃=0.1,Λ₄₃=0

因此，高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_1=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.6& 0.6& 0.7\end{array}\right],$ 较高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_2=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.3& 0.2& 0.2\end{array}\right],$ 较低权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_3=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.1& 0.2& 0.1\end{array}\right],$ 零权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_4=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\end{array}\right].$

在本发明中，各高权重配对天线的权重值均为λ₁。

${\mathrm{\λ}}_1=\frac{1}{p_1}\×\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Λ}}_{1j}+p_1+4}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{ij}}+\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i}$

各较高权重配对天线的权重值均为λ₂。

${\mathrm{\λ}}_2=\frac{1}{p_2}\×\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Λ}}_{2j}+p_2}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{ij}}+\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i}$

各较低权重配对天线的权重值均为λ₃。

${\mathrm{\λ}}_3=\frac{1}{p_3}\×\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Λ}}_{3j}+p_3-4}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{ij}}+\underset{i=1}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i}$

各零权重配对天线的权重值均为λ₄。

λ₄=0

在没有其它明确要求时，各配对天线的权重等级根据如表2所示的符合情况进行确定。当配对天线的符合情况同时满足多种权重等级时，以顺序值较小的等级优先。

表2 配对天线的权重等级划分对照表

步骤S5：计算得出每个布局方案的耦合度综合评价总值。按照上述权重等级划分对照表，将步骤S3所得出的每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于高权重配对天线的元素选出，并代数相加得到S₁，同理得出得出较高权重配对天线的耦合度代数和S₂，较低权重配对天线的耦合度代数和S₃，零权重配对天线的耦合度代数和S₄。

将各布局方案的各种权重等级配对天线的权重值与其耦合度代数和相乘后，计算得到每个布局方案的一个基于权重等级的天线耦合度综合评价值V=λ₁S₁+λ₂S₂+λ₃S₃+λ₄S₄。将各天线布局方案的天线耦合度评价总值V进行横向对比，选择其绝对值最大的方案，即确定为该系统的最终天线布局方案。

实施例一：以一个主要用途为超短波通信的车载多天线系统为例，其中天线包括短波天线A、第一超短波天线B、第二超短波天线C、3G移动通信天线D、导航天线E，其中第一超短波天线B为主用天线，其具体实施步骤为：

S101：根据超短波通信的车载平台的结构排除不可安装天线的位置，结合天线安装所必须遵循的使用要求，得出车载平台上可用于天线安装位置，即从车辆尾部看向车辆行进方向看过去，包括车厢顶右边缘前部、车厢顶右边缘中部、车厢顶右边缘尾部、车厢顶左边缘前部、车厢顶左边缘距离尾部3/10车厢长度的位置共5处；将上述天线分别置于车载平台车顶上，以排列组合的形式得出所有6种布局方案，如附图3a～图3f所示，分别为方案1、方案2、方案3、方案4、方案5、方案6，其中：

方案1：将短波天线A安装在车厢顶左边缘距离尾部3/10车厢长度的位置，第一超短波天线B安装在车厢顶右边缘前部，第二超短波天线C安装在车厢顶右边缘尾部，3G移动通信天线D安装在车厢顶左边缘前部，导航天线E安装在车厢顶右边缘中部；

方案2：将短波天线A安装在车厢顶左边缘距离尾部3/10车厢长度的位置，第一超短波天线B安装在车厢顶右边缘前部，第二超短波天线C安装在车厢顶左边缘前部，3G移动通信天线D安装在车厢顶右边缘尾部，导航天线E安装在车厢顶右边缘中部；

方案3：将短波天线A安装在车厢顶左边缘距离尾部3/10车厢长度的位置，第一超短波天线B安装在车厢顶右边缘尾部，第二超短波天线C安装在车厢顶右边缘前部，3G移动通信天线D安装在车厢顶左边缘前部，导航天线E安装在车厢顶右边缘中部；

方案4：将短波天线A安装在车厢顶左边缘距离尾部3/10车厢长度的位置，第一超短波天线B安装在车厢顶左边缘前部，第二超短波天线C安装在车厢顶右边缘前部，3G移动通信天线D安装在车厢顶右边缘尾部，导航天线E安装在车厢顶右边缘中部；

方案5：将短波天线A安装在车厢顶左边缘距离尾部3/10车厢长度的位置，第一超短波天线B安装在车厢顶右边缘尾部，第二超短波天线C安装在车厢顶左边缘前部，3G移动通信天线D安装在车厢顶右边缘前部，导航天线E安装在车厢顶右边缘中部；

方案6：将短波天线A安装在车厢顶左边缘距离尾部3/10车厢长度的位置，第一超短波天线B安装在车厢顶左边缘前部，第二超短波天线C安装在车厢顶右边缘尾部，3G移动通信天线D安装在车厢顶右边缘前部，导航天线E安装在车厢顶右边缘中部；

其中短波天线A为垂直极化，工作频段为2～30MHz；第一超短波天线B为主用天线，极化方式为垂直极化，工作频段为30～88MHz；第二超短波天线C为垂直极化，工作频段为30～200MHz；3G移动通信天线D为垂直极化，工作频段为825～880MHz；导航天线E为圆极化，工作频段为1615.68MHz；

S102：分析各天线的工作频率和工作方式，将各天线两两配对，得到配对天线的干扰频段：A对B的干扰频段为30～88MHz，A对C的干扰频段为30～200MHz，A对D的干扰频段为825～880MHz，A对E无干扰频段，B对A的干扰频段为2～30MHz，B对C的干扰频段为30～200MHz，B对D的干扰频段为825～880MHz，B对E无干扰，C对A的干扰频段为2～30MHz，C对B的干扰频段为30～88MHz，C对D的干扰频段为825～880MHz，C对E无干扰，D对A的干扰频段为2～30MHz，D对B的干扰频段为30～88MHz，D对C的干扰频段为30～200MHz，D对E无干扰，E对A、B、C、D均无干扰。

S103：建立与该超短波通信系统的车载平台及天线等比例的车辆模型和天线模型，对所有6种可能的天线布局方案进行耦合度仿真，采用基于时域有限差分算法的仿真软件分别对各方案的配对天线进行耦合度仿真。

首先，根据车载平台与天线的实际材料设定材质属性；最大仿真频率范围按照为需仿真天线最高频率，即D天线的880MHz的1.2倍设定，为0～1100MHz；设定仿真区域边界条件，选择PML最佳匹配层方式，车载平台、地面为良导体；

其次，对等比车辆模型和天线模型进行网格剖分，基础网格尺寸按照需仿真天线的最小波长的1/10设定，即1/10的D天线波长0.341m，为34mm；

最后，耦合度结果在相应干扰频段内取平均值，筛除对系统无影响或影响基本可忽略的工作频率范围，对各配对天线的耦合度结果在相应频段内取平均值。得到6种天线布局方案的各配对天线的耦合度值：

方案1的耦合度 $S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}& S_{\mathrm{AE}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}& S_{\mathrm{BE}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}& S_{\mathrm{CE}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0& S_{\mathrm{DE}}\\ S_{\mathrm{EA}}& S_{\mathrm{EB}}& S_{\mathrm{EC}}& S_{\mathrm{ED}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0& -18.7& -16.9& -38.8& 0\\ -24.2& 0& -23.1& -38.7& 0\\ -20.4& -24.4& 0& -39.2& 0\\ -42.9& -35.5& -38.6& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right],$

方案2的耦合度 $S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}& S_{\mathrm{AE}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}& S_{\mathrm{BE}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}& S_{\mathrm{CE}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0& S_{\mathrm{DE}}\\ S_{\mathrm{EA}}& S_{\mathrm{EB}}& S_{\mathrm{EC}}& S_{\mathrm{ED}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0& -18.7& -17.4& -39.0& 0\\ -24.2& 0& -20.4& -38.8& 0\\ -21.3& -20.2& 0& -39.2& 0\\ -39.6& -38.9& -38.6& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right],$

方案3的耦合度 $S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}& S_{\mathrm{AE}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}& S_{\mathrm{BE}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}& S_{\mathrm{CE}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0& S_{\mathrm{DE}}\\ S_{\mathrm{EA}}& S_{\mathrm{EB}}& S_{\mathrm{EC}}& S_{\mathrm{ED}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0& -16.9& -18.7& -38.8& 0\\ -18.8& 0& -23.1& -38.7& 0\\ -24.1& -24.4& 0& -39.0& 0\\ -42.9& -39.8& -35.3& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right],$

方案4的耦合度 $S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}& S_{\mathrm{AE}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}& S_{\mathrm{BE}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}& S_{\mathrm{CE}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0& S_{\mathrm{DE}}\\ S_{\mathrm{EA}}& S_{\mathrm{EB}}& S_{\mathrm{EC}}& S_{\mathrm{ED}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0& -17.4& -18.7& -39.0& 0\\ -21.5& 0& -20.4& -38.7& 0\\ -24.1& -20.2& 0& -39.1& 0\\ -39.6& -39.8& -37.4& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right],$

方案5的耦合度 $S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}& S_{\mathrm{AE}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}& S_{\mathrm{BE}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}& S_{\mathrm{CE}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0& S_{\mathrm{DE}}\\ S_{\mathrm{EA}}& S_{\mathrm{EB}}& S_{\mathrm{EC}}& S_{\mathrm{ED}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0& -16.9& -17.4& -39.2& 0\\ -18.8& 0& -23.5& -38.8& 0\\ -21.4& -25.1& 0& -39.0& 0\\ -44.0& -38.9& -35.3& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right],$

方案6的耦合度 $S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}& S_{\mathrm{AE}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}& S_{\mathrm{BE}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}& S_{\mathrm{CE}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0& S_{\mathrm{DE}}\\ S_{\mathrm{EA}}& S_{\mathrm{EB}}& S_{\mathrm{EC}}& S_{\mathrm{ED}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}0& -17.4& -16.9& -39.2& 0\\ -21.5& 0& -23.5& -38.7& 0\\ -20.4& -25.1& 0& -39.1& 0\\ -44.0& -35.5& -37.4& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right].$

S104：设定权重等级为4个等级，则 $\mathrm{\Λ}=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\Λ}}_1& {\mathrm{\Λ}}_2& {\mathrm{\Λ}}_3& {\mathrm{\Λ}}_4\end{array}\right],$ 所述Λ₁+Λ₂+Λ₃+Λ₄=1，当Λ₁是高权重值,Λ₁=0.6～0.8，p_i=p₁，Δ=4；当Λ₂是较高权重值Λ₂=0.2～0.5，p_i=p₂，Δ=0；当Λ₃是较低权重值，Λ₃=0.1～0.2，p_i=p₃；Δ=-4；当Λ₄是零权重值，Λ₄=0；

S105：根据权重组合值精准到十分位，权重组合总和值为1的原则得到权重组合方式为三种：

1）Λ₁₁=0.6，Λ₂₁=0.3，Λ₃₁=0.1，Λ₄₁=0；

2）Λ₁₂=0.6，Λ₂₂=0.2，Λ₃₂=0.2，Λ₄₂=0；

3）Λ₁₃=0.7，Λ₂₃=0.2，Λ₃₃=0.1，Λ₄₃=0；

则可知高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_1=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.6& 0.6& 0.7\end{array}\right],$ 较高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_2=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.3& 0.2& 0.2\end{array}\right],$ 较低权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_3=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.1& 0.2& 0.1\end{array}\right],$ 零权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_4=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\end{array}\right];$ 其中， $\mathrm{\Λ}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\\ {\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\\ {\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\\ {\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right].$

S106：根据各配对天线的符合情况，分配权重值：A对B的干扰为高权重，A对C的干扰为较高权重，A对D的干扰为较低权重，A对E的干扰为零权重，B对A的干扰为较高权重，B对C的干扰为高权重，B对D的干扰为较低权重，B对E的干扰为零权重，C对A的干扰为较高权重，C对B的干扰为高权重，C对D的干扰为较高权重，C对E的干扰为零权重，D对A的干扰为较低权重，D对B的干扰为较低权重，D对C的干扰为较低权重，D对E的干扰为零权重，E对A、B、C、D的干扰均为零权重；

S107：根据高权重值配对天线的数量值P₁=4，较高权重值配对天线的数量值P₂=3，较低权重值配对天线的数量值P₃=5，权重等级数量m=3，计算高权重配对天线权重分配值λ₁=0.16，计算较高权重配对天线权重分配值λ₂=0.08，计算较低权重配对天线权重分配值λ₃=0.024，零权重配对天线的权重分配值λ₄=0。

S108：按照权重等级，将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于高权重配对天线的元素选出，即S_BA、S_CB、S_BC、S_DC，代数相加得到各方案的S₁，其中方案1为-110.3dB，方案2为-103.4dB，方案3为-101.6dB，方案4为-99.5dB，方案5为-102.7dB，方案6为-107.5dB；

将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于较高权重配对天线的元素选出，即S_CA、S_AB、S_AC，代数相加得到各方案的S₂，其中方案1为-56.0dB，方案2为-57.4dB，方案3为-59.7dB，方案4为-60.2dB，方案5为-55.6dB，方案6为-54.7dB；

将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于较低权重配对天线的元素选出，即S_DA、S_DB、S_AD、S_BD、S_CD，代数相加得到各方案的S₃，其中方案1为-195.1dB，方案2为-195.5dB，方案3为-199.2dB，方案4为-196.2dB，方案5为-199.9dB，方案6为-196.5dB；

将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于零权重配对天线的元素选出，代数相加得到S₄，各方案均为0；

S109：计算各方案的天线耦合度综合评价值V=λ₁S₁+λ₂S₂+λ₃S₃+λ₄S₄，其中方案1为-26.810dB，方案2为-25.828dB，方案3为-25.813dB，方案4为-25.445dB，方案5为-25.678dB，方案6为-26.292dB，选择该值的绝对值最大的方案，即方案1为该车载多天线系统的最终布局方案。

实施例二：以一个主要用途为卫星通信的车载系统为例，其中天线包括第一超短波天线A、第二超短波天线B、第三超短波天线C、卫星通信天线D，其中卫星通信天线D为主用天线，其具体实施步骤为：

S101：根据卫星通信的车载平台结构排除不可安装天线的位置，结合天线安装所必须遵循的使用要求，得出车载平台上可用于天线安装位置，即从车辆尾部看向车辆行进方向看过去，包括车厢顶正中部位、车厢顶右边缘前部、车厢顶右边缘尾部、车厢顶左边缘前部位置共4处；将上述天线分别置于车载平台车顶上，以排列组合的形式得出所有4种布局方案，如附图4a～图4d所示，分别为方案1、方案2、方案3、方案4，其中：

方案1：将第一超短波天线A安装在车厢顶左边缘前部，第二超短波天线B安装在车厢顶右边缘尾部，第三超短波天线C安装在车厢顶右边缘前部，卫星通信天线D安装在车厢顶正中位置；

方案2：将第一超短波天线A安装在车厢顶右边缘尾部，第二超短波天线B安装在车厢顶左边缘前部，第三超短波天线C安装在车厢顶右边缘前部，卫星通信天线D安装在车厢顶正中位置；

方案3：将第一超短波天线A安装在车厢顶右边缘尾部，第二超短波天线B安装在车厢顶右边缘前部，第三超短波天线C安装在车厢顶左边缘前部，卫星通信天线D安装在车厢顶正中位置；

方案4：将第一超短波天线A安装在车厢顶右边缘前部，第二超短波天线B安装在车厢顶右边缘尾部，第三超短波天线C安装在车厢顶左边缘前部，卫星通信天线D安装在车厢顶正中位置；

其中第一超短波天线A为垂直极化，工作频段为30～88MHz；第二超短波天线B为垂直极化，工作频段为30～88MHz；第三超短波天线C为垂直极化，工作频段为100～400MHz；卫星通信天线D为抛物面天线，工作频段为10950～14500MHz，其中接收频段为10950～12750MHz；

S102：分析各天线的工作频率和工作方式，将各天线两两配对，得到配对天线的干扰频段：A对B的干扰频段为30～88MHz，A对C的干扰频段为100～400MHz，A对D的干扰频段为10950～12750MHz，B对A的干扰频段为30～88MHz，B对C的干扰频段为100～400MHz，B对D的干扰频段为10950～12750MHz，C对A的干扰频段为30～88MHz，C对B的干扰频段为30～88MHz，C对D的干扰频段为10950～12750MHz，D对A、B、C均无干扰。

S103：建立与该卫星通信系统的车载平台及天线等比例的车辆模型和天线模型，对所有4种可能的天线布局方案进行耦合度仿真，采用基于时域有限差分算法的仿真软件分别对各方案的配对天线进行耦合度仿真。

首先，根据车载平台与天线的实际材料设定材质属性；最大仿真频率范围按照为需仿真天线最高频率，即D天线的14500MHz的1.2倍设定，为0～18000MHz；设定仿真区域边界条件，选择PML最佳匹配层方式，车载平台、地面为良导体；

其次，对等比车辆模型和天线模型进行网格剖分，基础网格尺寸按照需仿真天线的最小波长的1/10设定，即1/10的D天线波长0.021m，为2.1mm；

最后，耦合度结果在相应干扰频段内取平均值，筛除对系统无影响或影响基本可忽略的工作频率范围，对各配对天线的耦合度结果在相应频段内取平均值。得到4种天线布局方案的各配对天线的耦合度值：

方案1的耦合度 $S=\left[\begin{array}{cccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& -23.5& -21.7& 0\\ -23.5& 0& -22.6& 0\\ -21.4& -24.9& 0& 0\\ -89.9& -88.9& -87.3& 0\end{array}\right],$

方案2的耦合度 $S=\left[\begin{array}{cccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& -23.5& -22.6& 0\\ -23.5& 0& -21.7& 0\\ -24.9& -22.6& 0& 0\\ -88.9& -89.9& -87.3& 0\end{array}\right],$

方案3的耦合度 $S=\left[\begin{array}{cccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& -22.8& -23.2& 0\\ -22.8& 0& -21.7& 0\\ -25.2& -22.5& 0& 0\\ -88.9& -89.7& -87.4& 0\end{array}\right],$

方案4的耦合度 $S=\left[\begin{array}{cccc}0& S_{\mathrm{AB}}& S_{\mathrm{AC}}& S_{\mathrm{AD}}\\ S_{\mathrm{BA}}& 0& S_{\mathrm{BC}}& S_{\mathrm{BD}}\\ S_{\mathrm{CA}}& S_{\mathrm{CB}}& 0& S_{\mathrm{CD}}\\ S_{\mathrm{DA}}& S_{\mathrm{DB}}& S_{\mathrm{DC}}& 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& -22.8& -21.7& 0\\ -22.8& 0& -23.2& 0\\ -21.4& -25.2& 0& 0\\ -89.7& -88.7& -87.4& 0\end{array}\right].$

S104：设定权重等级为4个等级，则 $\mathrm{\Λ}=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\Λ}}_1& {\mathrm{\Λ}}_2& {\mathrm{\Λ}}_3& {\mathrm{\Λ}}_4\end{array}\right],$ 所述Λ₁+Λ₂+Λ₃+Λ₄=1，当Λ₁是高权重值,Λ₁=0.6～0.8，p_i=p₁，Δ=4；当Λ₂是较高权重值Λ₂=0.2～0.5，p_i=p₂，Δ=0；当Λ₃是较低权重值，Λ₃=0.1～0.2，p_i=p₃；Δ=-4；当Λ₄是零权重值，Λ₄=0；

S105：根据权重组合值精准到十分位，权重组合总和值为1的原则得到权重组合方式为三种：

1）Λ₁₁=0.6，Λ₂₁=0.3，Λ₃₁=0.1，Λ₄₁=0；

2）Λ₁₂=0.6，Λ₂₂=0.2，Λ₃₂=0.2，Λ₄₂=0；

3）Λ₁₃=0.7，Λ₂₃=0.2，Λ₃₃=0.1，Λ₄₃=0；

则可知高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_1=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.6& 0.6& 0.7\end{array}\right],$ 较高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_2=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.3& 0.2& 0.2\end{array}\right],$ 较低权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_3=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.1& 0.2& 0.1\end{array}\right],$ 零权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_4=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\end{array}\right].$ 其中， $\mathrm{\Λ}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\\ {\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\\ {\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\\ {\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right].$

S106：根据各配对天线的符合情况，分配权重值：A对B的干扰为高权重，A对C的干扰为较高权重，A对D的干扰为高权重，B对A的干扰为高权重，B对C的干扰为较高权重，B对D的干扰为高权重，C对A的干扰为较高权重，C对B的干扰为高权重，C对D的干扰为高权重，D对A、B、C的干扰均为零权重；

S107：根据高权重值配对天线的数量值P₁=5，较高权重值配对天线的数量值P₂=4，较低权重值配对天线的数量值P₃=0，权重等级数量m=3，计算高权重配对天线权重分配值λ₁=0.1436，计算较高权重配对天线权重分配值λ₂=0.0705，计算较低权重配对天线权重分配值λ₃=0，零权重配对天线的权重分配值λ₄=0。S108：按照权重等级，将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于高权重配对天线的元素选出，即S_BA、S_DA、S_AB、S_DB、S_DC，代数相加得到各方案的S₁，其中方案1为-44.9468dB，方案2为-44.9468dB，方案3为-44.7458dB，方案4为-44.7458dB；

将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于较高权重配对天线的元素选出，即S_CA、S_CB、S_AC、S_BC，代数相加得到各方案的S₂，其中方案1为-6.3873dB，方案2为-6.4719dB，方案3为-6.5283dB，方案4为-6.4508dB；

将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于较低权重配对天线的元素选出，即S_AD、S_BD、S_CD，代数相加得到各方案的S₃，其中方案1～方案4均为0；

将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于零权重配对天线的元素选出，代数相加得到S₄，各方案均为0；

S109：计算各方案的天线耦合度综合评价值V=λ₁S₁+λ₂S₂+λ₃S₃+λ₄S₄，其中方案1为-51.3341dB，方案2为-51.4187dB，方案3为-51.2741dB，方案4为-51.1965dB，选择该值的绝对值最大的方案，即方案2为该车载多天线系统的最终布局方案。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法，其特征在于包括：

S1：根据车载平台的结构和使用要求得出车载平台可用于天线安装的位置，并将天线按照排列组合的形式分别部署于这些位置，得到天线布局方案；

S2：根据各天线的工作频率对其进行频率分析，得到配对天线的干扰频段；

S3：在配对天线的干扰频段内，对天线布局中的两两配对天线进行耦合度仿真，得到配对天线的耦合度 $S=\left[\begin{array}{ccccc}0& S_{12}& S_{13}& \·\·\·& S_{1j}\\ S_{21}& 0& S_{23}& \·\·\·& S_{2j}\\ S_{31}& S_{32}& 0& \·\·\·& S_{3j}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& 0& \·\·\·\\ S_{i1}& S_{i2}& S_{i3}& \·\·\·& 0\end{array}\right],$ 其中S_ij表示j作为发射天线对接收天线i的耦合度，其中i≥1，j≥1，i与j的范围相同；

S4：依据各配对的干扰天线与受扰天线的关系，对配对天线的进行权重值λ_i进行分配，

所述Λ_ij为不同权重值λ_i对应的权重等级量化值，Δ为不同权重值λ_i对应的调节因子，p_i为不同权重值λ_i对应的天线数量值，其中m为权重等级的数量；

S5：将S中相同权重等级元素进行相加运算，并分别与对应等级的权重分配值相乘，最终计算得到每个天线布局基于权重等级的天线耦合度综合值

横向对比选择其绝对值最大的方案，即确定为最终天线布局方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法，其特征在于所述步骤S4权重值进行分配按照不少于两个权重等级的分配方式。

3.根据权利要求2所述的一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法，其特征在于所述步骤S4具体步骤包括：

S41：设定权重等级为4个等级，根据各配对天线的符合情况，按以零权重值、高权重值、较高权重值、较低权重值的优先顺序进行分配；则 $\mathrm{\Λ}=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\Λ}}_1& {\mathrm{\Λ}}_2& {\mathrm{\Λ}}_3& {\mathrm{\Λ}}_4\end{array}\right],$ 所述Λ₁+Λ₂+Λ₃+Λ₄=1，当Λ₁是高权重值,Λ₁=0.6～0.8，p_i=p₁，Δ=4；当Λ₂是较高权重值Λ₂=0.2～0.5，p_i=p₂，Δ=0；当Λ₃是较低权重值，Λ₃=0.1～0.2，p_i=p₃，Δ=-4；当Λ₄是零权重值，Λ₄=0；其中符合高权重值的情况是受扰天线是主要工作天线或受扰天线与干扰天线的工作频段有重叠；较高权重值的情况是干扰天线工作频段较受扰天线低且两者相邻、干扰天线工作频段较受扰天线低，其2次、3次谐波处于受扰天线工作频段内或干扰天线工作频段较受扰天线高，且两者间的工作频段间隔不大于干扰天线的5倍工作频段宽度；较低权重值的情况是干扰天线工作频段较受扰天线高，且两者间的工作频段间隔大于干扰天线的5倍工作频段宽度、干扰天线工作频段较受扰天线低，其5次及5次以上谐波处于受扰天线工作频段内、受扰天线与干扰天线极化方式不同或受扰天线与干扰天线之间的垂直间距大于3m，且大于干扰天线的最小波长，不大于其2倍最大波长；零权重值的情况是干扰天线工作时对系统不造成影响、受扰天线与干扰天线不同时工作或受扰天线与干扰天线之间的垂直间距大于10m，且大于干扰天线的2倍最大波长；

S42：根据权重组合值精准到十分位，权重组合总和值为1的原则得到权重组合方式为三种：

1）Λ₁₁=0.6，Λ₂₁=0.3，Λ₃₁=0.1，Λ₄₁=0；

2）Λ₁₂=0.6，Λ₂₂=0.2，Λ₃₂=0.2，Λ₄₂=0；

3）Λ₁₃=0.7，Λ₂₃=0.2，Λ₃₃=0.1，Λ₄₃=0；

则可知高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_1=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.6& 0.6& 0.7\end{array}\right],$ 较高权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_2=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.3& 0.2& 0.2\end{array}\right],$ 较低权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_3=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0.1& 0.2& 0.1\end{array}\right],$ 零权重的配对天线的权重和 ${\mathrm{\Λ}}_4=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 0\end{array}\right].$ 其中， ${\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{ij}}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\\ {\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\\ {\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\\ {\mathrm{\Λ}}_{41}& {\mathrm{\Λ}}_{42}& {\mathrm{\Λ}}_{43}\end{array}\right].$

S43：根据高权重值配对天线的数量值P₁，较高权重值配对天线的数量值P₂，较低权重值配对天线的数量值P₃，计算高权重配对天线权重分配值λ₁，

其中 ${\mathrm{\Λ}}_{1j}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{11}& {\mathrm{\Λ}}_{12}& {\mathrm{\Λ}}_{13}\end{array}\right];$ 计算较高权重配对天线权重分配值λ₂，

其中 ${\mathrm{\Λ}}_{2j}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{21}& {\mathrm{\Λ}}_{22}& {\mathrm{\Λ}}_{23}\end{array}\right];$ 计算较低权重配对天线权重分配值λ₃，

其中 ${\mathrm{\Λ}}_{3j}=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{\Λ}}_{31}& {\mathrm{\Λ}}_{32}& {\mathrm{\Λ}}_{33}\end{array}\right];$ 零权重配对天线的权重分配值λ₄，λ₄=0。

4.根据权利要求2所述的一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法，其特征在于所述S5具体步骤：

S51：按照权重等级，将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于高权重配对天线的元素选出，并代数相加得到S₁；

S52：将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于较高权重配对天线的元素选出，代数相加得到S₂；

S53：将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于较低权重配对天线的元素选出，代数相加得到S₃；

S54：将每个布局方案各配对天线的耦合度S中属于零权重配对天线的元素选出，代数相加得到S₄；

S55：计算各方案的天线耦合度综合评价值V=λ₁S₁+λ₂S₂+λ₃S₃+λ₄S₄，选择该值的绝对值最大的方案，确定为天线的最终布局方案。

5.根据权利要求2所述的一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法，其特征在于所述S3中在配对天线的干扰频段内，对天线布局中的两两配对天线进行耦合度仿真具体过程是，根据S2所得出的配对天线干扰频段，实施以下具体步骤：

S31：建立等比车辆模型和天线模型，设定材质属性；

S32：设定最大仿真频率应至少为需仿真天线最高频率的1.2倍；

S33：设定仿真区域边界条件；

S34：对等比车辆模型和天线模型进行网格剖分，基础网格的尺寸应小于1/10需仿真天线的最小波长；

S35：采用基于时域有限差分算法的仿真软件进行配对天线耦合度仿真，对各配对天线的耦合度结果在相应干扰频段内取平均值，得到耦合度S。

6.根据权利要求2所述的一种基于干扰权重等级的车载天线布局设计方法，其特征在于所述仿真区域边界条件方式选择PML完全匹配层方式。

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