EBG結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及在微帶天線陣列去耦中的應(yīng)用.pdf

1、微帶天線及其陣列已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在各種通信和雷達(dá)系統(tǒng)中,因其具有低剖面、重量輕、體積小、便于與其他有源器件和電路集成等優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際應(yīng)用中,微帶天線及其陣列容易激勵(lì)起表面波,這就使得陣列陣元之間的互耦增大,導(dǎo)致微帶天線及其陣列的輻射效率和增益降低。近年來,電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)因其本身具有禁帶特性和同相反射的卓越性能,應(yīng)用在微帶天線及其陣列領(lǐng)域可以降低微帶天線陣列陣元之間的互耦,有效的改善天線的輻射性能,增加增益,在很大程度上改善了天

2、線的性能,可以滿足現(xiàn)代無線通信技術(shù)對(duì)于高性能天線的要求。本文就EBG結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和EBG結(jié)構(gòu)在微帶天線陣列去耦中的應(yīng)用進(jìn)行了討論研究。
　　本文的主要研究工作歸納如下:
　　(1)為了解決復(fù)雜的電磁模型優(yōu)化設(shè)計(jì)問題,提出了一種新穎的基于粒子群優(yōu)化算法和IE3D電磁仿真軟件的設(shè)計(jì)方法,并對(duì)整個(gè)優(yōu)化架構(gòu)進(jìn)行了介紹。針對(duì)目前電磁軟件IE3D沒有優(yōu)化功能,優(yōu)化計(jì)算時(shí)只能通過不斷的迭代達(dá)到目的,這種迭代會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間并且不能優(yōu)化

3、復(fù)雜的電磁模型。本文以MATLAB軟件為基礎(chǔ),將IE3D電磁仿真軟件與PSO算法相結(jié)合,對(duì)微帶矩形貼片天線和E型天線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),仿真優(yōu)化表明該方法可行,能有效的縮短優(yōu)化周期,且在優(yōu)化過程中無需人為干涉。
　　(2)優(yōu)化設(shè)計(jì)了共面的電磁帶隙結(jié)構(gòu)(Uniplanar Compact EBG,UC-EBG)。以UC-EBG結(jié)構(gòu)為原型,通過優(yōu)化UC-EBG結(jié)構(gòu)的周期、長、開槽寬度、枝節(jié)長度,成功的將PSO/IE3D應(yīng)用到UC-EBG結(jié)構(gòu)

4、的設(shè)計(jì)中,仿真結(jié)果表明優(yōu)化后的UC-EBG結(jié)構(gòu)帶隙范圍為1.11～4.62GHz,阻帶寬度為3.51GHz,且在整個(gè)阻帶寬度內(nèi)具有很好的帶隙深度,設(shè)計(jì)的UC-EBG結(jié)構(gòu)可以廣泛的應(yīng)用于微帶天線及其陣列中。
　　(3)介紹了微帶天線陣列的數(shù)學(xué)分析方法、天線陣列中的互耦的定義、產(chǎn)生及互耦的分析方法等,將前面優(yōu)化設(shè)計(jì)的UC-EBG結(jié)構(gòu)應(yīng)用到矩形微帶天線和微帶陣列天線去耦中。仿真結(jié)果表明UC-EBG結(jié)構(gòu)有效的抑制了天線陣列中傳播的表面波,