基于空間映射算法的平面微帶天線陣列研究.pdf

1、天線是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)重要的前端器件，而微帶天線因其一系列優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。隨著越來越高的性能要求，微帶天線陣在一些領(lǐng)域比單一的微帶天線更能顯出優(yōu)勢，而微帶天線陣的性能因受陣元之間互耦的影響并不是簡單的單一微帶天線的疊加。天線陣列的復(fù)雜性使其設(shè)計(jì)優(yōu)化方法需要耗費(fèi)大量的人力物力和時間，因此對微帶天線陣列實(shí)現(xiàn)快捷準(zhǔn)確的分析優(yōu)化，是當(dāng)下國內(nèi)外對天線進(jìn)行科研的專家和學(xué)者們的熱點(diǎn)關(guān)注問題。John W.Bandler等人構(gòu)想出的空間映射算法

2、的根本思想是嘗試在粗糙模型和精確模型的兩個參數(shù)空間之間，搭建一種映射關(guān)系，然后以迭代的方式來更新和改進(jìn)粗糙模型，隨著數(shù)據(jù)的累積，使替代模型響應(yīng)擬合于精確模型響應(yīng)，最終達(dá)到誤差范圍內(nèi)的一致，以此來代換精確模型的高成本計(jì)算。該算法的特點(diǎn)是高效率高精度。
　　本文首先介紹了微帶天線和空間映射算法的基本概念，發(fā)展歷程以及分析方法等。然后應(yīng)用空間映射算法的思想，通過對微帶天線平面陣列的遠(yuǎn)區(qū)輻射方向圖性能的考察，研究了微帶天線陣列陣元之間的互

3、耦效應(yīng)。文章先結(jié)合平面天線基本理論和端口網(wǎng)絡(luò)理論，對平面天線的遠(yuǎn)區(qū)輻射方向圖進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。然后在高頻電磁仿真軟件HFSS的幫助下獲取平面天線陣列陣元之間的互耦系數(shù)，應(yīng)用空間映射算法的思想，建立了平面天線陣的粗糙模型和精確模型，其中粗糙模型是不考慮陣元之間的互耦效應(yīng)的，其分析精確度低而計(jì)算速度快計(jì)算效率高，而精確模型是考慮互耦效應(yīng)的全陣元模型，其分析精確度高而計(jì)算速度慢計(jì)算效率低。其后結(jié)合MATLAB軟件進(jìn)行編程計(jì)