矩形贴片微带天线直线阵优化的初步研究

论文题目: 矩形贴片微带天线直线阵优化的初步研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电磁场与微波技术

作者: 陈永良

导师: 廖成

关键词: 微带天线,线阵,天线优化,时域有限差分法,遗传算法

文献来源: 西南交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 微带天线作为一种体积小、重量轻、剖面薄、制作方便且易于共形的天线形式,在无线通信、雷达、遥感、电子对抗等众多领域获得了广泛应用。单一微带天线存在频带窄、增益低等缺陷,为了克服这些不足,通常把它组成天线阵列,但组成天线阵列又可能带来一些问题。如旁瓣电平过大,很多科研工作者都在设法解决这些问题。本文主要研究了矩形微带天线直线阵的旁瓣电平优化问题。首先利用传输线方法推导出了矩形微带贴片天线单元的主平面方向图函数;然后使用时域有限差分法计算矩形微带贴片天线的近场,再通过近远场变换技术得到矩形微带贴片天线的远场辐射方向图,并与传输线法得到的方向图进行了对比;最后利用实数遗传算法在控制一定主瓣宽度的情况下,对矩形微带贴片天线组成的直线阵列进行了优化,有效地降低了天线旁瓣。天线主瓣宽度和旁瓣电平之间存在一定矛盾,本文的研究既能较好地控制主瓣宽度,又能使副瓣电平降低到较满意的程度。首先,以各单元馈电电流和单一阵元间距为变量,对一般天线阵进行了降低旁瓣电平的优化。其次,固定阵元间距,只以馈电电流为变量,再对天线阵进行了优化。仿真结果表明,这种方法得到的电流分布和方向图与切比雪夫等副瓣线阵的电流分布和方向图吻合很好。然后,结合矩形贴片微带天线主平面方向图,只以馈电电流为变量,对天线阵进行了降低旁瓣电平的探索。最后,结合矩形贴片方向图,以阵元间距为变量,对天线阵进行了降低旁瓣的优化。仿真实验结果表明遗传算法是一种很有效的天线阵优化方法。

论文目录:

第一章绪论

1．1 引言

1．2 本文研究内容的意义

1．3 本文所做的工作

1．4 本文主要内容

第二章微带天线的基本原理

2．1 微带天线的工作原理

2．1．1 微带天线的辐射机理

2．1．2 微带天线的分析方法

2．2 矩形贴片微带天线的结构和设计要求

2．3 矩形贴片微带天线性能分析

2．3．1 介质基板的选取

2．3．2 单元宽度 W的选取

2．3．3 单元长度 L的选取

2．3．4 基板尺寸的确定

2．3．5 微带线馈电时微带线宽度的确定

2．4 小结

第三章 FDTD在计算微带天线中的应用

3．1 FDTD方程

3．1．1 Maxwell方程

3．1．2 微商的差商近似

3．1．3 Yee氏网格

3．1．4 FDTD基本方程

3．1．5 非磁性媒质中归一化电场的差分方程

3．2 数值稳定性分析

3．3 误差分析

3．4 吸收边界条件

3．4．1 Mur二阶吸收边界条件

3．5 空气-介质交界面的处理

3．6 金属导体的处理

3．7 激励源分析

3．8 近场计算结果

3．9 近远场变换

3．10 近远场变换计算结果

3．11 小结

第四章实数遗传算法对线阵旁瓣电平的优化

4．1 遗传算法的基本原理

4．1．1 遗传算法的优点

4．1．2 遗传算法组成要素

4．1．3 遗传算法的执行步骤

4．2 实数遗传算法

4．2．1 实数遗传算法与二进制遗传算法的比较

4．2．2 实数遗传算法的优点

4．3 实数遗传算法对直线阵旁瓣电平的优化

4．3．1 直线阵

4．3．2 互耦的影响

4．3．3 实数遗传算法对直线阵的优化

4．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间完成的学术论文

发布时间: 2005-08-16

参考文献

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