一种改进的电场积分方程对天线辐射特性的研究

采用矩量法求解闭合结构的天线问题时可以使用混合场积分方程.然而实际运用中的一些天线常常是一部分结构属于开放结构,一部分结构属于闭合结构.对于这类问题,混合场积分方程并不能保证场解的唯一性,若使用电场积分方程来求解,则产生的阻抗矩阵性态差.因此,对于这类问题我们使用了一种改进的电场积分方程来求解,并用此种方法求解了天线的辐射方向图.文章中给出了算例,结果表明该方法是有效的.     

螺旋天线的快速分析及宽带化设计

研究了一种快速计算螺旋天线电特性的新方法,并结合遗传算法对天线进行了宽带、小型化设计。采用直线段对法向模螺旋天线进行划分,应用合成基函数及合成检验函数的矩量法对阻抗矩阵进行了降阶处理,节省了求解矩阵方程所需的时间和存储量。结合遗传算法对加载法向模螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计,并采用Sherman-Morrison-Woodbury公式快速求解加载后的矩阵方程,提高了优化设计的效率。最后,成功设计了一副工作在100～1000MHz的宽带小型化螺旋天线。     

稀疏共形阵列天线方向图综合

提出一种基于多任务学习的共形阵列天线稀疏优化方法.该方法在考虑单元方向图的全局旋转变换和单元极化状态差异的情况下,建立了共形阵列天线导向矢量模型,结合多任务学习框架,以均匀分布共形阵列天线同一平面上阵元的方向图作为目标任务进行学习,通过稀疏向量支撑区的识别,将欠定的阵列流形矩阵方程转换为超定的特征矩阵方程进行求解,在实现阵列方向图逼近的前提下,建立了共形阵列天线阵元激励与位置联合稀疏优化的多任务学习模型.通过分块坐标下降法对稀布共形阵列天线多任务学习模型进行求解,实现了共形阵列天线的稀疏优化布阵.理论分析与实验仿真证明,该方法能有效减少共形阵的单元数量,简化共形阵列天线结构,获得与均匀分布的共形阵列天线性能一致的天线方向图,解决了稀疏共形阵列天线方向图综合优化设计难题.     

混合遗传算法优化设计宽带加载螺旋天线

研究了遗传算法和模拟退火法相结合的方法来快速优化设计宽带加载螺旋天线.采用该算法对加载螺旋天线上的加载集总元件的值、加载位置以及匹配网络参数进行一体化优化设计.采用一种简单有效的方法来快速求解加载元件值和加载位置改变后的阻抗矩阵方程,提高了优化设计的效率.利用该方法成功地设计了两副宽带小型化加载螺旋天线.     

基于RWG法分析考虑互耦的阵列方向特性

RWG(Rao-Wihon-Glisson)三角基函数为基础的矩量法是分析偶极子天线阵列的有效方法.通过求解阻抗矩阵和矩量方程,可分析天线互耦特性.偶极子模型法是将包含2个三角的RWG边元的表面电流分布用具有等效偶极子矩量的无穷小偶极子代替来求解天线辐射场.运用偶极子模型法替代传统的电场积分法来求解阵列方向图,对考虑互耦偶极子阵列的方向图进行了仿真,并对比分析了和理想情况下的差异.同通常的电场积分方程法相比,此方法具有计算简便,物理意义明确,可分析任意形状的天线等特点.     

接收天线的表面电流计算

天线是发射或接收系统中经设计用于辐射或接收电磁波的部分,用于接收状态时天线接收来波,并将其引向连接着传输线的公共馈点.表面电流分布是天线的重要参数.通过以RWG(Rao-Wilton-Glisson)边元为基础的矩量法,使用Matlab软件工具,对给定结构和入射电磁信号的接收天线进行分析计算,创建RWG边元,求解阻抗矩阵和矩量方程,得到了天线的表面电流分布,并将表面电流分布可视化.     

PC集群MPI并行矩量法分析复杂平台多天线特性

为分析安装于诸如飞机、舰艇等复杂目标上多天线的电磁兼容性,本文引入了Costa基函数对多天线线面连接结构进行建模.针对计算量过大、耗时太长这一主要障碍,结合RWG基函数特点,设计了一种高效的适用于共轭梯度方法求解的棋盘状并行矩阵填充算法,避免了RWG基相互作用的重复计算,然后详细地讨论了并行共轭梯度算法求解矩量法矩阵方程的并行实现过程.本文进一步开发并在PC集群中实测了MPI并行矩量法程序性能,作为应用计算了安装于某飞机头部的多天线辐射特性.     

FAFFA加速的PO-MM研究复杂金属载体上线天线电磁特性

本文提出了一种快速远场近似(FAFFA)加速的混合物理光学矩量法(POMM),利用FAFFA加速计算矩阵方程中的矩阵矢量积,明显提高了计算效率.对物体表面上的远场组之间的耦合作用推导出了一组简洁的计算公式,并分析了计算复杂度.复杂金属组合体上线天线输入导纳、互导纳和方向性图的计算结果与文献结果一致.利用该方法分析计算了一个舰船模型上线天线的电磁特性.数值结果表明了这种方法的正确性和工程应用中的有效性.     

快速PO-MoM技术分析电大载体线天线宽带特性

PO-MoM混合方法是研究电大尺寸载体上天线特性的有效方法。在应用PO-MoM分析复杂载体上天线宽频带电磁辐射问题时,由于需要在间隔很小的多个频率点进行填充阻抗矩阵的运算,计算过程耗时多,效率低。本文采用阻抗插值技术,通过构造有理插值函数来快速计算PO-MoM中的阻抗矩阵,并在迭代求解方程过程中采用了一种近场预条件技术,节省了计算时间,提高了计算效率。采用上述快速技术计算了垂直安装于平板的单极子天线和星载螺旋天线的宽带特性,并探讨了阻抗矩阵插值技术实现过程中一些参数的选取的问题。数值结果表明,结合阻抗插值矩阵插值技术并使用预条件技术的PO-MoM可以快速有效地分析大型复杂载体上天线的宽频带特性。     

嵌地线天线的辐射特性分析

采用混合位积分方程结合矩量法对嵌地线天线进行了分析, 讨论了Sommerfeld积分、阻抗矩阵元素及辐射场的计算等关键技术, 仿真计算了嵌地线天线的辐射特性, 并和FEKO软件的计算结果进行比对, 验证了分析方法的正确性.与FEKO等电磁软件相比, 文中方法在分析跨嵌电磁目标时, 其计算效率具有明显的优势.     

一种基于FDTD的简单有效的天线阻抗计算方法

本文从有源区的软激励时Yee差分方程出发,推导了一种适用于理想的间隙激励(δ-gap source)和探针激励的天线输入阻抗新的计算公式,该方法简洁、有效,公式物理意义明确,能够有效地消除硬激励(hard source).计算天线阻抗时,在频率很低接近零时阻抗值的严重失真,使得应用时域有限差分法计算天线输入阻抗变得更加快捷适用.最后,本文应用该方法分别计算了一个单极子天线和同轴馈电的微带天线,单极子天线的计算结果和前人的计算结果吻合得很好,并且消除了频率接近零时以前计算结果的严重失真,微带天线和已有软件的计算结果进行了比较,得到了满意的结果.     

积分方程的多重网格解法及其在天线分析中的应用

本文将多重网格方法应用于积分方程，建立了Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程的多重网格解法，并将其应用于线天线的分析研究，对不同长度的线天线进行了数值分析，得到了较好的结果。数值实验表明，多重网格方法是一种十分有效的快速迭代方法，为分析大阵问题提供了一种新的数值方法     

INPUT IMPEDANCE OF MICROSTRIP ANTENNA WITH THICK MULTILAYER SUBSTRATE

A method has been devised to analyze multilayer electrically thick circular mi-crostrip antenna excited by a probe.The current on the probe is taken to be uniform.Thismethod was verified by analysis and experiment of an electrically thick circular microstrip an-tenna with an air gap.Based on the free space electric dyadic Green's function,the field expressionof an horizontal electric dipole(HED),which is located at any point of the multilayer media andpoints in any direction,has been derived.By using this field expression and the Richmond re-action equation,an integral equation in terms of electric current on the patch is formulated.Byproperly choosing current expansion modes,this method can be used for an electrically thick mi-crostrip antenna.The theoretical results agree very well with experimental data for an electricallythick circular microstrip antenna with an air gap.     

PML吸收边界条件在微带天线计算中的应用

对PML吸收边界条件进行了详细的讨论 ,给出了PML中Maxwell方程差分格式的推导方法。用典型的计算实例验证了通用程序的正确性 ,并将其应用于微带天线的具体计算中。该方法为FDTD模拟复杂电磁结构提供了方便 ,拓宽了其应用范围。     

曲线分段的矩量法分析阿基米德平面螺旋天线

从混合位积分方程出发,采用矩量法结合曲线分段的三角基函数和脉冲检验函数分析了阿基米德平面螺旋天线,给出了输入阻抗,电流分布以及辐射方向图结果.从曲线形式的海伦积分方程出发结合折线分段的脉冲基函数点匹配法比较结果与文献[2～4]十分吻合.由于采用了曲线分段,在相同分段数情况下其结果的精度将比采用折线分段的高.     

基于FDTD的微带缝隙漏波天线分析

应用时域有限差分法(FDTD)对微带缝隙漏波天线进行分析,直观地得到了微带缝隙漏波天线内部的电场分布。提出了一条有效的经验公式,成功地计算了微带缝隙漏波天线的漏波传播系数,与实验数据吻合较好。比较了不同缝隙宽度和微带宽度对微带缝隙漏波天线性能的影响。证明了在微带漏波天线上开缝可以有效地减少天线尺寸及降低天线的工作频率。     

多层电厚微带天线的阻抗特性

本文提出了一种多层介质电厚微带天线的一种分析方法。从无界空间中的电并矢格林函数出发,导出了分层介质中任意一点具有任意取向的水平电偶极子场的表达式。以此为基础,利用Richmond反作用积分方程,建立了关于贴片上电流分布的积分方程。通过适当选取电流基函数,使本方法适用于电厚介质微带天线。应用Galerkin方法建立矩阵方程。借助于计算机求解该矩阵方程,可得到天线的各项特性。文中用实例进行了验证。     

旋转布阵双臂短螺旋天线阵的矩量法分析

从混合位方程出发,采用曲线分段的矩量法和脉冲检验基函数分析无限大导电平面上的双臂圆柱短螺旋天线阵列辐射特性。通过推导阵列布阵方式与远区场轴比的关系,介绍一种优化阵列轴比的布阵方法。矩量法的分析结果表明,采用这样的布阵方式实现了很好的轴比特性。计算结果与实验结果吻合较好。     

Ag圆锥天线阵列的太赫兹波受激辐射仿真研究

根据宽频带THz辐射天线的要求,设计了圆锥结构的微米量级金属Ag天线及其阵列。采用矩量法分析了天线电场积分方程的求解方法,并采用CST软件仿真了Ag圆锥天线阵列能辐射太赫兹波特性,理论分析和数值仿真结果表明,单根Ag微米圆锥天线能产生有效的宽带THz辐射,辐射增益可达22.7dBi。而其组成的纳米圆锥天线阵则可进一步改善辐射方向性,提高增益到42.5dBi。该结果将有助于指导太赫兹波辐射源的实验研究。     

宽带引导天线研制

叙述了宽带引导天线的设计方法。用方形平面螺形天线作为引导天线的扫描馈源 ,可在较宽的频带内获得较为理想的工作特性。给出了方形平面螺旋天线的设计方程 ,计算了引导天线的方向图 ,并给出了实验结果