基于矩量法的天線罩與線天線一體化電磁特性分析.pdf

1、在實際的天線系統(tǒng)中，天線罩和天線之間相互影響。對天線與天線罩所構(gòu)成的輻射系統(tǒng)進行一體化電磁性能分析，是電磁工程領(lǐng)域中的前沿性課題，它對于天線罩電性能的精確分析和優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)天線的優(yōu)良性能具有重要意義。本文基于矩量法，并結(jié)合計算機輔助建模和離散技術(shù)，實現(xiàn)了對天線罩一線天線組成的天線系統(tǒng)的一體化電磁特性的分析計算。在前人研究的基礎(chǔ)上，從幾何建模到核心電磁計算，再到計算結(jié)果后期處理，初步形成了一套有效的分析天線罩—線天線系統(tǒng)的仿真軟件，可為

2、實際工程中相關(guān)天線罩設(shè)計提供仿真分析與設(shè)計手段。 本文首先研究了 CAD 建模和自動網(wǎng)格剖分軟件與自主開發(fā)的矩量法計算軟件相結(jié)合的建模和離散技術(shù)。利用該技術(shù)能夠快速建立多種天線罩適用的曲面FSS結(jié)構(gòu)和較復(fù)雜體結(jié)構(gòu)的幾何模型，并能實現(xiàn)有效的剖分離散，從而保證了對天線罩—線天線系統(tǒng)性能進行準確分析的可能，并大大地擴展了矩量法計算的工程適用范圍。 FSS天線罩的應(yīng)用與設(shè)計日益廣泛，本文重點研究了FSS天線罩和線天線所組成的輻射

3、系統(tǒng)的電磁性能。對十字形貼片F(xiàn)SS的錐狀天線罩和振子天線、振子天線組陣的陣列天線，以及細柵格FSS的柱狀天線罩和寬帶螺旋天線組成的系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于表面積分方程一矩量法(SIE-MoM)的嚴格一體化計算。分析了線天線和FSS天線罩相互影響下的系統(tǒng)電流分布、輻射性能、天線輸入阻抗等電磁特性。同時，該嚴格一體化分析方法可以為實際工程中有限尺寸和曲面的FSS結(jié)構(gòu)提供有效的分析設(shè)計途徑。 本文還應(yīng)用體積分方程—矩量法(VIE-MoM)，研

4、究了介質(zhì)天線罩和線天線組成的天線系統(tǒng)的電磁特性。選取基于四面體的SWG基函數(shù)，并采用 Galerkin 法，建立了相關(guān)的理論模型，系統(tǒng)地推導(dǎo)了具體的計算公式，編寫了 VIE-MoM 仿真軟件中與 CAD軟件的接口程序，實現(xiàn)了對未知函數(shù)的離散并按 SWG 基函數(shù)的要求生成未知元，還完成了計算天線激勵部分的程序編寫。最終，運用所開發(fā)的VIE-MoM軟件實現(xiàn)了對介質(zhì)體散射問題、均勻介質(zhì)天線罩與偶極子天線組成系統(tǒng)的一體化電磁特性的分析。