基于MRTD方法的宽带/超宽带天线的设计与分析

摘要

超宽带天线技术在近些年来发展迅速，具有频带宽、穿透力强、分辨能力高、能精确定位等优点，在民用和军事的各个领域里得到了广泛的应用，成为了新兴的研究热点。时域多分辨(MRTD，Multiresolution Time–Domain)方法作为一种新的时域数值计算方法，在计算宽带和超宽带天线的问题中，拥有巨大的发展潜力和应用前景。
　　本文主要工作是研究和设计超宽带天线，并开发应用MRTD方法程序分析超宽带天线和时域脉冲天线的特性。
　　首先，介绍MRTD方法相关理论，并用数值算例验证了MRTD方法的正确性。
　　其次，设计了一个工作于K/Ka双频段的宽带波纹喇叭，采用MRTD方法分析电磁场在波导中传输的内域问题，并模拟圆波导主模场分布进行馈电，同时分析了波纹喇叭的相关性能。然后设计分析了一种工作于3-18GHz的新型CPW馈电的双层背腔式开槽对数周期天线。在分析共面波导(CPW)传输问题的基础上采用MRTD方法研究了这种对数周期天线的性能参数，分析了复杂模型的建模问题和计算问题。
　　最后，采用MRTD方法，设计分析了一种大张角TEM喇叭时域超宽带天线。该天线剖面较低，具有良好的保形性和定向辐射特性。研究了天线在方位面内不同角度的辐射波形等时域特性。

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第一章 绪论

1.1 超宽带天线介绍

1.2 超宽带天线的计算方法简介

1.3 MRTD方法的发展和研究现状

1.4 本文的主要内容和安排

第二章 时域多分辨方法的基本理论

2.1 多分辨分析和正交小波基

2.2 紧支撑小波函数

2.3 MRTD迭代公式的推导

2.4 数值稳定性和数值色散特性

2.5 激励源的分类

2.6 算例

2.7 本章小结

第三章 双频宽带波纹喇叭的分析与研究

3.1 引言

3.2 波纹喇叭的工作原理

3.3 波纹喇叭的MRTD方法建模

3.4 激励源的选取和添加

3.5 宽带双频段波纹喇叭的设计及特性分析

3.6 本章小结

第四章 CPW馈电开槽对数周期天线的分析与研究

4.1 引言

4.2 CPW传输结构的MRTD建模及分析

4.3 CPW馈电开槽对数周期天线的设计和分析

4.4 本章小节

第五章 时域超宽带天线的分析与研究

5.1 引言

5.2 时域天线的评估和主要参数

5.3 TEM喇叭时域超宽带天线的特性分析

5.4 本章小节

第六章 结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果