阵列天线互耦特性分析

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要微带天线是一种应用非常广泛的天线，其中微带阵列天线是电磁领域的一大研究热点。在设备小型化发展的趋势下，微带阵列天线的互耦影响往往不容忽略：随着天线间距的减小，天线单元间的能量耦合加剧，往往会导致阵列天线方向图旁瓣电平升高以及增益降低等问题。矩量法是一种非常经典的天线计算方法，为了能够精确地研究微带贴片阵列天线的互耦特性，本文将RWG基函数引入到矩量法中，在保证阵列天线计算精度的情况下减小算法的复杂度，有效地分析和计算天线阻抗、表面电流等参数以及阵列天线的辐射场。同时，还将阵列天线等效为一个端口网络

2、，分析其阻抗特性，并基于此模型将阵列天线的互耦转化为互阻抗进行描述，从而将复杂的互耦效应简单化。此外，本文还将多种群遗传算法运用到微带贴片线阵列和二维平面阵列天线中，根据计算得到的加权矢量对阵列单元的激励进行补偿，从而有效补偿阵列天线的方向图。另一方面，还将遗传算法运用到考虑互耦的阵列天线方向图优化中。以上理论研究都给出了仿真验证。为了在阵列天线组阵设计中增加天线单元间的隔离度，抑制阵列天线的互耦，本文还分析了电磁带隙结构以及缺陷接地结构的机理，并将这两种结构加入微带贴片阵列天线中。该研究为阵列天线互耦抑制的工程实现提供了可靠的

3、依据。关键词：阵列，互耦，微带贴片天线，矩量法，RWG基函数I阵列天线互耦特性研究ABSTRACTMicrostripantennahaswideapplications,andarrayedmicrostripantennaisalsoafocusedresearchoftheelectromagneticfield.Withtheminiaturizationtrendencyofdevice,themutualcouplingeffectofarrayantennaelementscannotbeignored:thede

4、reasingantennasizecanaggravatetheenergycouplingbetweenarrayelements,whichcanleadtoincreasingtheradationpatternofsidelobeandreducinggainofmainlobe,aswellasmanyotherunexpectedresults.Themethodofmoments(MOM)isaclassicalgorithmofantennaanalysis.Inordertostudythemutualcou

5、plingofarrayedmicrostripantennawithhighaccuracy,theRWG(Rao-Wilton-Glisson)basisfunctionisintroducedintomethodofmomentstoguaranteetheaccuracywhilereducingthecomputationcomplexity,andeffectivelyanalyzeandcalcualtetheimpedance,current,andotherparameters,aswellasradation

6、fieldofarrayantenna.Further,thearrayantennaisequivalenttoaportnetworkthatmakesanalyzingoftheimpedancecharacteristicsmoreeasily.Basedonthismethod,findingmutualcouplingisconvertedtofindmutualimpedance,thusthecomputionofmutualcouplingissimplified.Inaddition,apoly-popula

7、tiongeneticalgorithmisappliedtomicrostrippatchlinearrayantennaandtwo-dimensionalplanararrayantenna,thentheexcitationofarrayelementcanbecalculatedtocompensatetheradiationpatternaccordingtotheweightedvectorresult.Ontheotherhand,ageneticalgorithmisappliedtooptimizethear

8、rayantennapatternwithmutualcouplingeffect.Alltheoreticresearchresultsareprovedbysimulation.Inordertoincreasetheisolationofantennael