双臂短螺旋阵列的矩量法分析

摘要

圆极化相控阵由按照一定规则排列的单元构成。常用的单元包括波导单元，螺旋单元，交叉偶极子单元等。细线模型矩量法以由细线绕成的单元为研究对象，可以分析细线模型单元的远区场轴比，增益等辐射特性，也可以分析单元上的电流分布。本文采用基于细线模型的矩量法程序分析了双臂螺旋单元阵列的辐射特性。分析的阵列布阵形式有常规的布阵和单元旋转加相位补偿的布阵。HFSS和FEKO仿真结果与本文的矩量法程序的计算结果基本吻合，验证了公式推导和程序编写的正确性。在螺旋单元的设计中还采用遗传算法结合HFSS进行巴伦的设计，得到很好的匹配效果。
　　本文主要工作概况如下：
　　1．分析了几种圆极化相控阵单元的辐射特性。由于设计的圆极化阵列要求能够经受几百度高温的考验，这里主要分析了螺旋单元，波导单元和交叉偶极子单元。
　　2．基于细线模型矩量法编写了所研究双臂短螺旋阵列的电磁仿真程序。首先分析单个双臂螺旋单元的自由空间和无限大地面上辐射特性，以单元的程序为基础，通过加上坐标变换处理就能实现任意形式布阵，任意馈电的双臂螺旋阵列的矩量法程序。采用多线程编程实现多核并行，提高了程序的运行速度。
　　3．研究了圆极化阵列的布阵与轴比的关系，设计了一种基于单元旋转和相位补偿的阵列布阵方法来优化阵列的圆极化特性。
　　4．作为对矩量法分析的补充，通过HFSS仿真提取小阵S参量和有源单元方向图分析了螺旋单元阵中辐射特性和电路特性。

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第一章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作及创新

第二章 圆极化天线单元设计

2.1切角方波导圆极化单元设计

2.2同相馈电的交叉偶极子天线

2.3 双臂螺旋天线单元设计

2.4小结

第三章 双臂螺旋阵列的矩量法分析

3.1双臂螺旋阵列矩量法分析

3.2 对比验证

第四章 双臂短螺旋阵列的轴比优化

4.1 理论分析

4.2 矩量法验证

4.3 旋转布阵的双臂短螺旋阵列设计

4.4 小结

第五章 基于HFSS仿真的单元阵中特性分析

5.1 圆极化单元的有源单元方向图

5.2 双臂短螺旋单元的阵中特性

5.3 小结

第六章 结论与工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果