多层介质微带阵列的电磁特性分析

论文摘要

微带阵列以其优越的性能在很多领域得到了应用，而且其平面介质衬底结构也随着应用的广泛而趋向多层化。因而对多层介质微带阵列天线电磁特性的研究有着非常重要的意义。本文主要采用谱域矩量法对多层介质微带阵列的辐射特性和交叉极化特性进行分析。论文第一部分基于等效传输线原理建立了双层介质的谱域格林函数的基准表达式，再使用适当的递推关系将其应用于平面多层介质结构的谱域格林函数的计算，同时为简化计算还给出了一定条件下的近似表达式。第二部分利用平面介质结构的边界条件从电场积分方程出发，使用谱域矩量法得出微带阵列的阵面电流，然后根据互易定理和叠加原理，计算在无限小电偶极子激励下的多层介质微带阵列的远区辐射场，最后通过一个双层介质微带阵列的具体算例验证所用方法的正确性，并分析其相应的辐射特性随介质层的厚度、介电常数、阵列单元尺寸以及频率等参数的变化规律。第三部分是在对微带阵列由于本身的结构问题引起的交叉极化情况进行分析的基础上，利用谱域矩量法来计算加装带栅后形成的多层介质微带阵列的交叉极化，并给出数值结果，对有无带栅的微带阵列结构的交叉极化情况进行比较，讨论带栅对微带阵列交叉极化的抑制作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 微带结构分析研究的发展概况
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 多层介质微带阵列的基本理论
• 2.1 微带阵列的结构
• 2.1.1 微带天线的阵元类型
• 2.1.2 微带阵列的排列与阵形
• 2.1.3 微带阵列的馈电形式
• 2.2 多层介质微带阵列分析的理论基础
• 2.2.1 周期结构的 Floquet定理
• 2.2.2 分层介质结构的互易定理
• 2.2.3 平面多层介质结构的反射系数
• 2.3 天线的交叉极化特性
• 2.3.1 电磁波的极化
• 2.3.2 交叉极化
• 2.3.3 交叉极化隔离度和交叉极化鉴别度
• 2.4 小结
• 第三章 平面多层介质结构的格林函数
• 3.1 格林函数
• 3.1.1 标量格林函数
• 3.1.2 并矢格林函数
• 3.2 单层介质结构的谱域格林函数
• 3.3 平面多层介质结构的谱域格林函数
• 3.3.1 基本模型的建立
• 3.3.2 谱域格林函数的推导
• 3.3.3 谱域格林函数的近似表达式
• 3.3.4 谱域格林函数的极点
• 3.4 平面多层介质结构的空域格林函数
• 3.5 算例分析
• 3.6 小结
• 第四章 多层介质微带阵列的辐射特性分析
• 4.1 单个微带元的辐射特性分析
• 4.2 多层介质微带阵列的辐射特性分析
• 4.2.1 建立基本模型
• x^l,layer'>4.2.2 利用反射系数计算（E|-）_x^l,layer
• x^l,sca'>4.2.3 采用谱域矩量法计算E_x^l,sca
• 4.3 数值结果及分析
• 4.4 小结
• 第五章 多层介质微带阵列的交叉极化特性分析
• 5.1 微带阵列天线的交叉极化特性
• 5.2 加装带栅的多层微带阵列的交叉极化特性分析
• 5.2.1 加装带栅的微带阵列的模型分析
• 5.2.2 单个电流薄片激励下的场分析
• 5.2.3 加装带栅的多层介质微带阵列的场分析
• 5.2.4 加装带栅的多层介质微带阵列的交叉极化分析
• 5.3 数值结果及分析
• 5.4 小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况
• 致谢