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《线天线辐射特性的矩量法分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第!"卷第#期苏州大学学报（工科版）$%&’!"(%’#!))"年*月!"#$%&’"()""*+",#%-./$)-01（/%2-%//$-%2)*-/%*//3-0-"%）+,-’!))"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：.*/#0)1/2（!))"）)#0))!30)1线天线辐射特性的矩量法分析"吴晓英，刘学观（苏州大学电子信息学院，江苏苏州!."))*）摘要：用矩量法对偶极子天线上的电流分布进行了分析，对电流分布的海伦
2、方程用点匹配法进行了求解，最后得到了天线的电流分布和功率辐射方向图。关键词：矩量法；电流分布；功率方向图中图分类号：4(3!文献标识码：54引言随着现代通信技术的迅猛发展，无线通讯越来越广泛，越来越多地应用于国防建设、经济建设以及人民生活等领域。在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转变为导波能量。用来辐射或接收无线电波的装置称为天线。天线在无线通讯中有着极其重要的作用，它的性能的好坏直接影响到通讯质量的优劣。因此，对天线辐射特性的研究有着极其重要的作用。矩量法［.］是分析各种电磁散射与辐射
3、问题的主要方法之一。在进行自然科学与工程问题的研究中，需要求解微分方程、积分方程以及其他泛函方程的数学问题。对于边界不复杂的问题可用解析法得到精确解。但在实际工作中却常常会遇到较复杂的边值问题，用解析法不能得到解答。!)世纪*)年代年代以来，由于电子计算机和近代技术物理的发展更加促进了数值方法的新发展。数值法可将微分方程化为差分方程，或将积分方程中的积分化为有限求和建立代数方程，也可将微分方程或积分方程用矩量法求解。它的基本思想是将一个泛函方程化为矩阵方程，然后用人们熟悉的方法求解该矩阵方程。矩量法是一种误差最小的方法。本文用
4、矩量法对偶极子天线进行了分析，对天线上的电流分布用点匹配法对海伦方程［!］进行了原理的推导，最后得到它的电流分布图和功率辐射图。从而验证了矩量法作为研究电磁问题的数值方法之一，在分析天线的散射与辐射中能得到较好的结果。［6，7］5矩量法基本原理在电磁场散射问题中，假如一金属导体其表面电流密度为!，由边界条件［1］知道，在导体表面切向电场为零。即!"%（.）#$!#&’!"为由导体表面的电流产生的散射场的切向分量，!%为由导体上或导体外源的入射场在导体表面的切向分##量。略去下标后得(!"&!%（!）定义算子)（"）&(!"&!
5、%（#）我们首先将"展开为基函数的级数，基函数的各项为"，"，"，⋯"，因而"可近似表示为.!#**"#$,+"+（1）+&."收稿日期：!))"0)#0!3作者简介：吴晓英（.36.0），女，硕士研究生，主要研究方向为无线通信。"*苏州大学学报（工科版）第"期上式中!为待求的系数，一般为复数。当求得!后，便可知道总电流的幅度和相位。将式（!）代入式（"）中，""可得到$#（!!!）"&（$）""%"%#由于算子的线性关系，可知$!#（!）%"&（%）!"""%#定义一组检验函数!，!，!⋯且这些检验函数在算子#域内，对式（%
6、）求内积如下#&"$!〈!，#（!）〉%〈!，"&〉（’）!"’"’"%#若令!’%(’，则这种方法称为伽略金法。这样（’）式变为$!〈!，#（!）〉%〈!，"&〉（(）!"’"’"%#则构成下列矩阵方程〈!，#（!）〉〈!，#（!）〉⋯!〈!，"&〉"’##&$"#$"#$〈!，#（!）〉〈!，#（!）〉⋯!〈!，"&〉&&&&&&（)）%#%#!$%#〈!，"&〉%’式（)）也可以写成#$%&（#*）式中#的元素称为广义阻抗，$的元素称为广义电流，&的元素称为广义电压，对于不同的问题，它们可以具有不同的含义。由式（#*），
7、可得［$］%［#］)#［&］（##）选择狄拉克（+,-./）"函数作为检验函数的方法称之为点匹配法。!点匹配法的实现为了研究线天线的特性，必须知道天线上的电流分布。如图#所示是偶极子天线，现在用点匹配法计算表述该对称天线上电流分布的海伦积分方程［%］+,!（’-）0)1.(0*"**&(2’-%/#/34.’+&4,5.1’1),选择展开函数为"!（’-）%!2&4,5［&.（,)1’-1）］&%#首先对海伦方程进行等式变换，得+,!（’-）0)1.(#0*&(2’-%"**（/#/34.’+&4,5.1’1）（#&）),选取
8、+,0)1.(#（）%"**&(2’-),图#偶极子天线#0*)%［/#/34.’+4,5.1’1］（#"）"**&"*%!（’-）%!2&4,5［&.（,)1’-1）］&%#+&%"（(,(&）第"$卷吴晓英，刘学观：线天线辐射特性的矩量法分析-!!则由〈!，%（"）〉&〈
