低轮廓天线与其阵列辐射和散射特性地研究 (1)

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1、摘要摘要近年来，随着移动通信、卫星通信、以及雷达技术的发展，天线技术也向着低轮廓、宽频带、高增益方向发展，新的天线型式不断出现：但同时，理论和实验研究又表明，天线在某些视角范围内会产生很大的雷达散射截面，对目标的隐身非常不利。因此，本文针对低轮廓天线及其阵列，将辐射与散射特性一并研究，一方面希望提出性能更好的天线型式以满足移动通信和直播卫星接收对天线小型化、宽频带、高增益的要求，另一方面希望从机理上探讨减小天线散射的方法和途径。本文的主要工作和创新点如下：1．在同轴馈电磁流环激励模型的基础上，提出了微带天线带内阻的同轴馈电磁流环激励模型，该模型在同轴内导体与地板的缝隙间加入具有内阻的

2、电压源，并采用细线模拟技术考虑同轴芯线半径的影响，从而大大减少计算时间，提高计算效率。2．借助高性能计算机集群研究了基于消息传递方式(MPI)执行的并行FDTD算法，独立编写了LXMXN(L’M，N≥3)个结点分割的并行FDTD程序，验证了算法的有效性和正确性，为电大尺寸物体的电磁模拟创造了条件。3．提出了新的宽频带平面单极子天线，该天线通过附加无源振子展宽频带，能够工作于DCS、PCS、UMTS、2．4GWLAN等多种通信系统：提出了新的微带馈电的宽带折合平面单极天线，通过折合方法，降低了天线高度。两种天线的模拟结果与实测结果都基本吻合。4．采用并行FDTD方法，研究了2×2双H槽

3、耦合的宽带微带天线阵和4x4插入式馈电的微带天线阵，可分别工作于Ku波段的11．4GHz～13．4GHz和11．4GHz"--"12．8GHz频段；分析了天线各参数变化对天线单元阻抗及其阵列回波损耗的影响，模拟结果与实测结果基本吻合。5．研究了地板为有限大的微带天线的RCS特性，并研究了集总阻抗加载和微带贴片表面开槽等降低微带天线RCS的方法。结果表明，集总阻抗加载能降低谐振频率点的RCS，优化后的开槽加载能在辐射特性改变不大的情况下，在较宽的频带内减缩微带天线的RCS。6．提出了一种散射场分离方法，用来研究微带天线贴片、介质及地板各自对散射场的贡献，结果表明，微带天线阵的RCS在大

4、部分频率范围内呈现金属平板的散射特征，贴片只有在其谐振点附近的散射才对总散射有所贡献；研究了微带天线阵地板上开槽、贴片和地板之间加集总负载、以及地板上分布加载对RCS北京交通人学博+学位论文减缩的影响。进行了部分计算结果的实验验证，计算结果与测量结果基本吻合。7．研究了带与不带反射板的偶极子阵的散射特性，分析了偶极子中心接不同负载(电感、电容、电阻、电容电阻并联、开路、短路)时对天线阵散射特性的影响。结果表明，对于不带反射板的偶极子阵加载电抗负载时，RCS最小，而对带有反射板的偶极子阵，加载电阻时RCS最小。关键词：微带天线，天线阵列，天线散射，FDTD方法，阻抗加载分类号：ABST

5、RACI’ABSTRACTInrecentyears，withthedevelopmentofmobilecommunication,satellitecommunicationandradartechnology,developmenttrendofantennatechnologyistowardsdirectionsoflowprofile,broadbandandhi．ghgain，andmanynewtypesofantennasareputforward．However,theoreticalandexperimentalresultsshowthatthecontrib

6、utionofantennatothecompleteRCSisverylargewithinacertainscopeofobservationangle．Thisdestroysstealthpropertyofobject．Therefore,radiatingandscatteringcharacteristicsoflowprofileantennasandtheirarraysarestudiedtogetherinthisdislsertation．Itishopebytheworkofthisdissertationthatsomenewkindsofminiatur

7、ized，widebandandhighgainantennasformobilecommunicationanddirectsatellitebroadcastingcanbefound，meanwhile，waysforreducingscatteringofantennasCanbefoundbyanalyzingofscatteringmechanism．Themainworkandinnovationsofthisdissertationaref