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介质载体共形天线阵的分析与综合

作　者: 李岩
导　师: 杨峰
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 介质载体共形天线 JMCFIE方程 PSO算法
分类号: TN820.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 101次
引　用: 1次
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内容摘要

共形天线由于其自身的优点,已成为现代天线技术研究的一个热点。当前对于金属载体的研究已经比较深入,而对于介质载体的研究则基本上没有提及。相对于金属载体,介质载体的分析具有更大的挑战性,因为金属介质复合结构的求解本身就是一个难点,同时介质的引入使得对于分析方法的选择必须慎重。本文采用电磁流混合场积分方程(JMCFIE)来对介质载体共形天线进行分析,由于该方法只对介质表面进行离散,相对于体积分方法,未知量的减少是可观的。同时又由于阵列分布在曲面上,传统的阵列综合方法不再适用,因此本文使用粒子群优化算法(PSO)来对共形阵列进行综合,这是一种全局优化算法,可以广泛应用于多维线性和非线性的优化问题中。本文首先介绍了JMCFIE方法的基本原理,然后针对不同问题,介绍了其分析过程,并推导了相应的JMCFIE方程。其次介绍了使用矩量法分析天线辐射问题时激励源的建模。利用所得的激励模型,使用EFIE-JMCFIE方程对共形天线辐射单元和阵列进行了分析,并和HFSS及FEKO等仿真软件进行了比较,结果吻合的很好,说明了此方法的正确性,由于该方法仅对介质体表面进行离散,相对于体面积分方程方法(VSIE),未知量更少,因此可以用于大型阵列或厚介质问题的分析。最后介绍了粒子群优化算法的基本原理及其在阵列综合中的应用,相比于遗传算法(GA),PSO算法的效率更高。针对粒子群优化算法易于陷入局部收敛的问题,通过加入交叉因子来保持粒子的多样性,可以发现改进后的PSO算法综合效果明显改善。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-12
  1.1 选题意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-10
    1.2.1 阵列分析  8-10
    1.2.2 阵列综合  10
  1.3 本文的研究内容和主要工作  10-12
第二章金属介质混合目标的表面积分方程方法  12-24
  2.1 表面积分方程概述  12
  2.2 电磁流混合场积分方程  12-23
    2.2.1 积分方程的矩量法求解  12-15
    2.2.2 等效原理及积分方程  15-17
    2.2.3 JMCFIE 方程的建立  17-19
    2.2.4 JMCFIE 方程分析  19
    2.2.5 全涂敷JMCFIE 方程  19-21
    2.2.6 部分涂敷JMCFIE 方程  21-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章基于JMCFIE 的天线辐射特性分析  24-45
  3.1 天线辐射问题源的建模  24-34
    3.1.1 偶极子天线的激励源  24-28
    3.1.2 基于带线激励的微带天线分析  28-31
    3.1.3 基于探针馈电的微带天线分析  31-34
  3.2 介质载体上共形微带天线的分析  34-40
    3.2.1 平面天线单元分析  34-38
    3.2.2 共形天线单元分析  38-40
  3.3 介质载体上共形微带天线阵的分析  40-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章基于PSO 算法的阵列综合  45-65
  4.1 PSO 算法简介  45-47
    4.1.1 粒子群优化算法的速度、位置更新公式及参数的选取  46
    4.1.2 二进制粒子群优化算法  46-47
  4.2 基于PSO 算法的直线阵列综合  47-53
    4.2.1 均匀阵列综合  47-50
    4.2.2 非均匀阵列综合  50-53
  4.3 基于PSO 算法的平面阵列综合  53-57
  4.4 基于PSO 算法的共形阵列综合  57-60
  4.5 PSO 算法的改进  60-64
    4.5.1 带有交叉因子的粒子群优化算法（CPSO）  60-61
    4.5.2 阵列综合算例  61-64
  4.6 本章小结  64-65
第五章结束语  65-67
  5.1 本文工作总结  65
  5.2 研究前景展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间的研究成果  72-73

介质载体共形天线阵的分析与综合

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