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)、無線通信、醫(yī)學(xué)診斷等方面，陣列天線因?yàn)樵鲆娓?、波束靈活可控、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。對于大規(guī)模有限陣列天線方向圖的計(jì)算和優(yōu)化問題，如何實(shí)現(xiàn)效率和精度的最佳折衷，一直是個難點(diǎn)，尤其是對時域方向圖的研究還不夠成熟。因此，在考慮互耦情況下，對大規(guī)模UWB陣列天線時域方向圖的快速計(jì)算和優(yōu)化問題進(jìn)行研究具有重要的價值和意義。
　　本文利用AEP來考慮陣元間的互耦影響，采用小陣

2、外推方法來提高大規(guī)模陣列天線的計(jì)算效率，并結(jié)合田口算法來實(shí)現(xiàn)時域方向圖的快速優(yōu)化。主要的研究工作如下:
　　首先，基于時域輻射機(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，對其小型化進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，通過加槽等方法優(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域方向圖的基本特性，并通過控制時延實(shí)現(xiàn)了陣列天線在三維空間的時域波束掃描;以Vivaldi雙極

3、化陣列天線為例，分別從頻域、時域出發(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域方向圖，計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好，計(jì)算時間明顯減小，驗(yàn)證了該方法的精確性和高效性。進(jìn)一步通過公式推導(dǎo)提出一種簡化的快速計(jì)算方法，將大規(guī)模陣列天線時域方向圖的計(jì)算轉(zhuǎn)化為幾個小陣的總場計(jì)算問題，避免了小陣外推方法中逐元提取子陣AEP的繁