低輪廓天線及其陣列的輻射與散射特性研究.pdf

1、近年來，隨著移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、以及雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，天線技術(shù)也向著低輪廓、寬頻帶、高增益方向發(fā)展，新的天線型式不斷出現(xiàn)：但同時(shí)，理論和實(shí)驗(yàn)研究又表明，天線在某些視角范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生很大的雷達(dá)散射截面，對(duì)目標(biāo)的隱身非常不利。因此，本文針對(duì)低輪廓天線及其陣列，將輻射與散射特性一并研究，一方面希望提出性能更好的天線型式以滿足移動(dòng)通信和直播衛(wèi)星接收對(duì)天線小型化、寬頻帶、高增益的要求，另一方面希望從機(jī)理上探討減小天線散射的方法和途徑。 本文的

2、主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1．在同軸饋電磁流環(huán)激勵(lì)模型的基礎(chǔ)上，提出了微帶天線帶內(nèi)阻的同軸饋電磁流環(huán)激勵(lì)模型，該模型在同軸內(nèi)導(dǎo)體與地板的縫隙間加入具有內(nèi)阻的電壓源，并采用細(xì)線模擬技術(shù)考慮同軸芯線半徑的影響，從而大大減少計(jì)算時(shí)間，提高計(jì)算效率。 2．借助高性能計(jì)算機(jī)集群研究了基于消息傳遞方式（MPI）執(zhí)行的并行FDTD算法，獨(dú)立編寫了LXMXN（L，M，N≥3）個(gè)結(jié)點(diǎn)分割的并行FDTD程序，驗(yàn)證了算法的有效性和正確性，為電大

3、尺寸物體的電磁模擬創(chuàng)造了條件。 3．提出了新的寬頻帶平面單極子天線，該天線通過附加無源振子展寬頻帶，能夠工作于DCS、PCS、UMTS、2．4GWLAN等多種通信系統(tǒng)；提出了新的微帶饋電的寬帶折合平面單極天線，通過折合方法，降低了天線高度。兩種天線的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果都基本吻合。 4．采用并行FDTD方法，研究了2×2雙H槽耦合的寬帶微帶天線陣和4×4插入式饋電的微帶天線陣，可分別工作于Ku波段的11．4GHz～13．4

4、GHz和11．4GHz～12．8GHz頻段；分析了天線各參數(shù)變化對(duì)天線單元阻抗及其陣列回波損耗的影響，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合。 5．研究了地板為有限大的微帶天線的RCS特性，并研究了集總阻抗加載和微帶貼片表面開槽等降低微帶天線RCS的方法。結(jié)果表明，集總阻抗加載能降低諧振頻率點(diǎn)的RCS，優(yōu)化后的開槽加載能在輻射特性改變不大的情況下，在較寬的頻帶內(nèi)減縮微帶天線的RCS。 6．提出了一種散射場(chǎng)分離方法，用來研究微帶天線貼

5、片、介質(zhì)及地板各自對(duì)散射場(chǎng)的貢獻(xiàn)，結(jié)果表明，微帶天線陣的RCS在大部分頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)金屬平板的散射特征，貼片只有在其諧振點(diǎn)附近的散射才對(duì)總散射有所貢獻(xiàn)；研究了微帶天線陣地板上開槽、貼片和地板之間加集總負(fù)載、以及地板上分布加載對(duì)RCS減縮的影響。進(jìn)行了部分計(jì)算結(jié)果的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果基本吻合。 7．研究了帶與不帶反射板的偶極子陣的散射特性，分析了偶極子中心接不同負(fù)載（電感、電容、電阻、電容電阻并聯(lián)、開路、短路）時(shí)對(duì)天線陣