复合基函数与广义传输矩阵在线面结构天线电磁辐射特性研究中的应用

复合基函数与广义传输矩阵在线面结构天线电磁辐射特性研究中的应用

论文摘要

电磁辐射的数值计算方法的改进和优化一直是计算电磁学界的主要研究方向,为了能够高效的分析电大尺寸或大规模阵列天线的远场辐射问题,需要在传统方法上有效的提取天线的辐射特征,进而使用较少的信息量求解天线的辐射信息,达到提高分析效率的要求。线面结构体的电大尺寸或大规模阵列天线,如机载线天线、车载线天线、偶极子相控天线阵等非常广泛的被运用于实际中,本文主要针对这类天线的电磁辐射的高效计算进行研究。本文首先对求解线天线辐射问题的矩量法进行了详尽的阐述。接着引入了广义传输矩阵(GTM)来分析线天线的远场辐射问题,它能够有效的压缩所需的辐射信息和减少所需的计算空间,给出的数值算例证明了GTM结合区域分解法为以后计算大型线天线阵列和含复杂线结构的电磁系统中的辐射问题成为一种可能。本文针对大规模线面结构天线阵列的辐射问题,对已提出的基于传统矩量法的复合基函数(SBF)分析方法进行了改进,提出了基于不同激励源的不同解空间的概念。它通过对不同激励源的不同解空间进行单独的特征提取,进一步在大规模阵列辐射问题中减少SBF的数量,能够用更少的压缩信息来表示每个辐射单元的辐射特征,建立的线性方程组的未知数比传统的SBF方法的数量更少,有效的提高了数值计算的效率。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及概况
  • 1.2 本文研究工作
  • 第二章 天线电磁辐射计算基本理论
  • 2.1 麦克斯韦方程与边界条件
  • 2.1.1 频域中的麦克斯韦方程组
  • 2.1.2 边界条件
  • 2.2 天线辐射的电场积分方程
  • 2.3 矩量法的离散化模式
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 细线状天线电磁辐射的矩量法解
  • 3.1 电场积分方程的离散化
  • 3.2 三角形基函数
  • 3.3 矩阵方程组的建立
  • 3.3.1 阻抗矩阵元素的计算表达式
  • 3.3.2 激励向量元素的计算表达式
  • 3.4 远区辐射场的计算
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 带介质涂层细线天线电磁辐射的矩量法解
  • 4.1 引言
  • 4.2 带介质涂层线状天线电磁辐射的矩量法
  • 4.2.1 方法一
  • 4.2.2 方法二
  • 4.3 数值算例
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 线面结合天线电磁幅射的矩量法解
  • 5.1 引入的基函数
  • 5.2 矩阵方程组的建立
  • 5.3 奇异积分
  • 5.3.1 内层积分的奇异性
  • 5.3.2 外层积分的奇异性
  • 5.4 远区辐射场
  • 5.5 数值算例
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 线状天线广义传输矩阵的定义和运用
  • 6.1 GTM 的定义
  • 6.2 GTM 的运用
  • 6.3 MAXWELLIAN CIRCUIT
  • 6.4 数值计算算例
  • 6.5 本章小结
  • 第七章 复合基函数构造的改进及其在天线阵列辐射分析中的运用
  • 7.1 基于SBF 的天线辐射分析过程
  • 7.2 天线辐射SBF 的构造原理
  • 7.2.1 天线阵列幅射场的解空间
  • 7.2.2 解空间的奇异值分解
  • 7.3 数值算例
  • 7.4 本章小结
  • 第八章 全文总结
  • 8.1 主要结论
  • 8.2 研究展望
  • 参考文献
  • 附录 奇异积分
  • 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
  • 致谢
  • 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书
  • 相关论文文献

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