超寬帶低副瓣陣列天線方向圖的快速計(jì)算與優(yōu)化研究.pdf

1、UWB天線及其陣列廣泛應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)、無(wú)線通信、醫(yī)學(xué)診斷等方面，陣列天線因?yàn)樵鲆娓摺⒉ㄊ`活可控、副瓣電平低、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)而得到了更大的關(guān)注和重視。對(duì)于大規(guī)模有限陣列天線方向圖的計(jì)算和優(yōu)化問(wèn)題，如何實(shí)現(xiàn)效率和精度的最佳折衷，一直是個(gè)難點(diǎn)，尤其是對(duì)時(shí)域方向圖的研究還不夠成熟。因此，在考慮互耦情況下，對(duì)大規(guī)模UWB陣列天線時(shí)域方向圖的快速計(jì)算和優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行研究具有重要的價(jià)值和意義。
　　本文利用AEP來(lái)考慮陣元間的互耦影響，采用小陣

2、外推方法來(lái)提高大規(guī)模陣列天線的計(jì)算效率，并結(jié)合田口算法來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)域方向圖的快速優(yōu)化。主要的研究工作如下:
　　首先，基于時(shí)域輻射機(jī)理，分析了UWB天線及其陣列的輻射性能。以Vivaldi天線單元為例，對(duì)其小型化進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，通過(guò)加槽等方法優(yōu)化出一款覆蓋2.96-11GHz的小型化天線;以刀型TEM喇叭陣列天線為例，分析了陣元間的互耦影響和時(shí)域方向圖的基本特性，并通過(guò)控制時(shí)延實(shí)現(xiàn)了陣列天線在三維空間的時(shí)域波束掃描;以Vivaldi雙極

3、化陣列天線為例，分別從頻域、時(shí)域出發(fā)，研究了其輻射性能。
　　其次，研究了AEP和小陣外推方法在時(shí)域方向圖快速計(jì)算中的可行性。利用該方法計(jì)算了大規(guī)模直線陣列、三角形柵格平面陣列以及雙極化平面陣列的時(shí)域方向圖，計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好，計(jì)算時(shí)間明顯減小，驗(yàn)證了該方法的精確性和高效性。進(jìn)一步通過(guò)公式推導(dǎo)提出一種簡(jiǎn)化的快速計(jì)算方法，將大規(guī)模陣列天線時(shí)域方向圖的計(jì)算轉(zhuǎn)化為幾個(gè)小陣的總場(chǎng)計(jì)算問(wèn)題，避免了小陣外推方法中逐元提取子陣AEP的繁