本文關(guān)鍵詞：基于矩量法的陣列天線互耦特性研究　出處：《電子科技大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：互耦嚴重地影響到了陣列天線的性能,引起輻射方向圖的失真和輸入阻抗變化而導(dǎo)致的輸入端口不匹配,因此要設(shè)計出性能優(yōu)越的陣列天線,必須考慮互耦效應(yīng)。矩量法作為一種有效的數(shù)值計算工具,可以準確的分析陣列的互耦特性。本文采用矩量法對空間耦合形式的偶極子天線陣和表面波耦合形式的微帶天線陣的互耦效應(yīng)進行分析和研究;同時基于子陣的思想,研究了大陣輻射場計算和大陣方向圖補償?shù)膯栴}。論文主要工作和研究成果可概括為:1.運用矩量法研究了偶極子陣列天線的互耦特性。根據(jù)電磁場的邊界條件,將波克林頓方程應(yīng)用到天線陣上,再用矩量法求解方程。針對互耦對陣元饋電端口的影響,研究了互耦與陣元互阻抗、輸入阻抗和電流分布之間的關(guān)系;針對互耦對陣列輻射特性的影響,研究了互耦對均勻陣、低副瓣泰勒陣和波束掃描陣的方向圖的影響。2.運用矩量法研究了微帶陣列天線的互耦特性。首先根據(jù)等效原理和邊界條件,得到用于求解三維金屬導(dǎo)體與介質(zhì)體混合結(jié)構(gòu)的體-面結(jié)合積分方程,選用能有效減少求解未知量數(shù)的無散基函數(shù)離散介質(zhì)結(jié)構(gòu),用縫隙電壓源模型作為饋電模型,然后利用相關(guān)算例對計算結(jié)果進行驗證。最后研究了兩種不同排列方式的二元微帶陣,主要分析了互耦對陣列單元反射系數(shù)、諧振頻率、陣列的效率、方向性系數(shù)和增益的影響。3.針對受計算機資源限制導(dǎo)致大陣輻射場難以計算的問題,研究了基于小陣電流分布和互耦阻抗矩陣兩種方法�；谛￡囯娏鞣植加嬎愦笮完嚵刑炀�的電流分布,快速準確地計算出了大型線陣和面陣的輻射方向圖;傳統(tǒng)的阻抗矩陣外推法忽略了較遠距離陣元的影響,本文利用二元陣互阻抗填充忽略了的互阻抗,使傳統(tǒng)的阻抗矩陣外推法計算得到的輻射場更精確。4.針對大型陣列天線的互耦補償問題,提出了利用小型陣列天線的耦合補償矩陣計算大陣的耦合補償矩陣,可以對大型陣列的方向圖進行有效的補償。
[Abstract]:Mutual coupling seriously affects the performance of array antenna, which leads to the distortion of radiation pattern and the mismatch of input port caused by the change of input impedance. Therefore, the array antenna with superior performance should be designed. It is necessary to consider the mutual coupling effect. The method of moment is an effective numerical calculation tool. In this paper, the method of moments is used to analyze and study the mutual coupling effect of the spatial coupling dipole antenna array and the surface wave coupling microstrip antenna array. At the same time, it is based on the idea of submatrix. The problems of radiation field calculation and compensation of large array pattern are studied in this paper. The main work and results can be summarized as follows:. 1. Based on the boundary conditions of electromagnetic field, the mutual coupling characteristics of dipole array antenna are studied by using the method of moments. The Boltzian equation is applied to the antenna array, and then the equation is solved by the method of moments. The relationship between the mutual coupling and the mutual impedance, input impedance and current distribution of the array elements is studied in view of the influence of the feed ports of the cross-coupling elements. Aiming at the effect of mutual coupling on the radiation characteristics of array, the mutual coupling pair uniform array is studied. The influence of the pattern of low sidelobe Taylor array and beam scanning array. 2. The mutual coupling characteristics of microstrip array antenna are studied by using the method of moments. Firstly, according to the equivalence principle and boundary conditions. A body-plane combination integral equation is obtained for solving the three-dimensional metal conductor and dielectric structure. The discrete dielectric structure with nondispersive basis function which can effectively reduce the number of unknowns is selected. The gap voltage source model is used as the feed model, and then the calculation results are verified by correlation examples. Finally, two kinds of binary microstrip arrays with different arrangement are studied, and the reflection coefficients of the array elements with mutual coupling are mainly analyzed. Resonance frequency, array efficiency, directivity coefficient and gain. 3.To solve the problem that the radiation field of large array is difficult to calculate due to the limitation of computer resources. Two methods based on small array current distribution and mutual coupling impedance matrix are studied. The current distribution of large array antenna is calculated based on small array current distribution and the radiation pattern of large linear array and plane array is calculated quickly and accurately. The traditional impedance matrix extrapolation method neglects the influence of remote array elements. In this paper, binary array mutual impedance is used to fill the neglected mutual impedance. The radiation field calculated by the traditional impedance matrix extrapolation method is more accurate. 4. Aiming at the problem of mutual coupling compensation for large array antenna. The coupling compensation matrix of small array antenna is proposed to calculate the coupling compensation matrix of large array, which can effectively compensate the pattern of large array.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN820

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本文編號：1380559