论文部分内容阅读
本文主要利用时域有限差分(FDTD)法计算U型槽矩形贴片天线的频域特性与辐射特性，以及在考虑耦合影响情况下的普通矩形贴片三单元环形天线阵的频域特性与辐射特性。在前两者研究的基础上，设计了一种U型槽矩形贴片三单元环形天线阵，并计算其工作带宽、阵元间的耦合参数以及辐射方向图。在FDTD瞬态近场计算过程中提出两种利用数据压缩技术对近—远场变换进行改进的方法。该改进方法提高了计算效率、节省了存储空间。本论文研究内容包括三部分： 第一部分以频域和时域近—远场外推方法为基础，在FDTD近场计算中结合数据压缩技术计算远场，达到节省计算空间的存储量和提高计算效率的目的。第一种改进方法是将FDTD法与二维离散余弦变换(2D-DCT)递归算法相结合计算天线远场，通过数值仿真角反射器天线所得到的结果与实验测量结果进行比对，验证其有效性。第二种方法是在FDTD法中结合小波变换技术进行散射场的预测，通过缝隙金属平板的散射场的数值实验结果说明该方法的有效性。 第二部分是对U型槽矩形贴片天线进行FDTD计算，给出了具有内阻的电压源的入射端口电压和电流的时域波形，以及端口处的入射电压、反射电压的时域波形和傅立叶变换后的波形，根据计算所得的频域参数曲线分析其工作带宽和谐振频率点。利用2D-DCT技术对惠更斯面上分布的场量进行处理，得到失真度较小的重构场，并由重构场计算出天线远场，计算结果与测量值吻合良好。同时根据数值结果讨论了该天线的频域特性和辐射特性。 第三部分是对于考虑耦合影响的U型槽矩形贴片三单元环形天线阵的分析。首先数值仿真普通矩形贴片三单元环形天线阵，对比实验测量结果以验证辐射单元近场耦合处理的正确性。然后进行U型槽矩形贴片三单元环形天线阵的数学建模，利用FDTD法分析频域特性与辐射特性，并与普通矩形贴片三单元环形天线阵进行比较，结合理论分析了产生两者差异的主要原因。