微帶共形陣列天線的研究.pdf

1、共形陣列具有低剖面、節(jié)省空間以及可提供寬角掃描等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。共形陣列分析及綜合十分復(fù)雜和困難，目前關(guān)于共形陣列的研究大多是基于一些規(guī)則的曲面，對與非規(guī)則曲面共形的天線陣列研究還很少。本文結(jié)合國家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，對非規(guī)則曲面微帶共形陣列天線的分析和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。作者的主要工作和創(chuàng)造性成果可概括為以下幾個(gè)方面：
　　 1.對微帶天線單元的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。提出了一種將粒子群算法和IE3

2、D相結(jié)合的貼片天線優(yōu)化方法(PSO/IE3D)。該方法克服了IE3D仿真軟件中復(fù)雜結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)的結(jié)構(gòu)重疊問題，并且能夠隨時(shí)中斷優(yōu)化過程和繼續(xù)優(yōu)化，具有靈活、方便的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化。采用該方法及其改進(jìn)方法分別對兩個(gè)微帶天線進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化得到天線的仿真和測試結(jié)果表明了該方法的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。另外，針對寬頻及多頻微帶天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，論文對基于時(shí)域有限差分法的粒子群優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，采用該方法優(yōu)化設(shè)計(jì)了一個(gè)雙頻微

3、帶天線，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好。
　　 2.對天線遠(yuǎn)場三維輻射方向圖近似計(jì)算方法進(jìn)行了研究。在對已有方法研究的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的三維方向圖近似計(jì)算方法。通過與已有方法的比較，表明了本文方法的優(yōu)越性與實(shí)用性。采用該方法，根據(jù)天線遠(yuǎn)場方向圖兩個(gè)互相垂直的切面，能夠比較精確地重新構(gòu)建天線的遠(yuǎn)場三維方向圖，根據(jù)近似得到的三維方向圖數(shù)據(jù)，采用積分方法，能夠方便地求得天線的方向系數(shù)。
　　 3.對微帶天線單元進(jìn)行了研究。采

4、用論文提出的PSO/IE3D方法設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型H形微帶天線，與文獻(xiàn)給出的設(shè)計(jì)方法相比，本文優(yōu)化得到的天線具有較寬的頻帶。該天線在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)，保持了較高的增益。對曲面.卜的改進(jìn)型H形微帶天線進(jìn)行了分析，考察了不同半徑的圓柱體上共形的改進(jìn)型H形微帶天線的諧振頻率和方向圖隨載體半徑變化的情況。另外，論文研究了一種低剖面非均勻厚度的共形E形貼片天線。
　　 4.研究了平面陣列及共形陣列中改進(jìn)型H形微帶天線間的互耦問題，分別采用I

5、E3D和CST電磁仿真軟件分析了平面陣列和共形陣列中的互耦對天線單元的參數(shù)的影響。加工制作了陣列，通過測量方法考察了不同半徑的圓柱面上單元互耦對天線特性的影響。
　　 5.對圓環(huán)陣列及橢圓陣列方向圖的分析與綜合方法進(jìn)行了研究。采用相位模方法對圓環(huán)陣進(jìn)行了分析，通過對有方向性單元組成的圓環(huán)陣列的研究，給出了一個(gè)有方向性單元圓環(huán)陣列全向輻射的近似設(shè)計(jì)公式，采用該設(shè)計(jì)公式能夠較準(zhǔn)確地綜合方向性單元組成的全向輻射圓環(huán)陣。對不能滿足設(shè)計(jì)公