圓柱共形微帶結構的快速算法研究.pdf

1、本文以圓柱共形微帶結構及其分析方法為研究對象，通過基于積分方程的矩量法與基于傳輸線模型的波概念迭代方法分別對圓柱共形微帶天線進行了分析。
　　 首先通過柱坐標中的矢量波方程推導出多層圓柱結構的譜域并矢格林函數(shù)，利用廣義函數(shù)束(GPOF)技術對其進行擬合，并通過Sommerfeld恒等式與漢克爾函數(shù)的大宗量近似將圓柱分層介質的空域格林函數(shù)表示成閉合解析式形式。考慮到場源處在同一圓柱面時，譜域格林函數(shù)中的高次諧波分量數(shù)目急劇增加，且

2、無窮積分收斂性變差，空域格林函數(shù)的計算效率無法滿足矩量法應用的需要，因此采用譜域矩量法對圓柱共形微帶天線進行分析。在譜域中詳細地推導出適于數(shù)值計算的介質覆蓋層加載的圓柱共形微帶天線的切向電場格林函數(shù)，并給出細探針電流元產生的切向入射電場的具體形式。采用全域正旋基函數(shù)表示譜域電流，使阻抗矩陣元素中的級數(shù)和與無窮積分的收斂性得到保證。由矩量法求得貼片表面電流后，給出細探針輸入阻抗的計算公式。由于介質基底的厚度遠小于圓柱結構的半徑與工作波長，

3、因此在自阻抗部分的計算中合理地忽略圓柱結構的曲率，并假設探針處于平面微帶結構中，將大大簡化計算過程。通過對加載介質覆蓋層的探針激勵圓柱共形微帶天線輸入阻抗及輻射方向圖的計算結果進行分析，討論了介質覆蓋層對天線性能的影響。
　　 引入快速分析微帶結構的新型波概念迭代方法(WCIP)，這種基于傳輸線理論與快速模式變換理論的方法通過在分界面上引入橫電磁波的概念代替以往的切向電磁場加快了計算過程。迭代過程則避免了大矩陣的求逆運算以及復雜

4、的格林函數(shù)推導，顯著提高了微帶結構的分析效率。在對分界面進行建模的過程中，采用非均勻網(wǎng)格剖分方法對尺寸差別較大的局部區(qū)域進行處理，可以有效避免均勻剖分建模時網(wǎng)格數(shù)量過大的問題。最終，將波概念迭代法推廣至圓柱坐標系，通過在譜域中匹配圓柱分界面的邊界條件，推導出金屬圓柱以及圓柱共形微帶結構對應的譜域導納及譜域反射算子的具體形式。應用廣義波概念迭代方法計算了帶線饋電的圓柱共形微帶天線的輸入阻抗；并結合圓柱分層結構的空域格林函數(shù)給出了天線的遠場