帶寄生元的對稱振子直線陣列天線研究.pdf

1、隨著電子通訊技術(shù)的發(fā)展，作為通訊系統(tǒng)的前端的天線，需要在復(fù)雜的電磁環(huán)境中進(jìn)行工作，具有低副瓣特性的陣列天線具有良好的抗干擾特性。本文結(jié)合近年來電磁發(fā)展的新技術(shù)，針對工程中常見的問題，研究了在等幅度激勵情況下，利用改變陣列間距和添加寄生振子控制陣列天線副瓣電平的方法。
　　本文首先介紹了天線陣列的基本概念和一般分析方法，并且利用矩量法對線天線進(jìn)行了建模計算，計算結(jié)果與商業(yè)計算軟件feko具有很好的一致性。然后介紹了標(biāo)準(zhǔn)粒子群優(yōu)化算法

2、，并通過引入量子勢阱對該算法的搜索能力進(jìn)行了改進(jìn)，測試證明改進(jìn)是有效的。最后本文利用量子粒子群算法結(jié)合矩量法對帶寄生元的不等間距對稱振子陣列進(jìn)行了優(yōu)化分析，優(yōu)化目標(biāo)設(shè)定為-20dB，陣列間距的變化范圍根據(jù)實際工程需要做適當(dāng)限定，根據(jù)振子的排列方式不同，分別分析計算了齊平排列和共軸排列的這兩種情況，發(fā)現(xiàn)這種方法本質(zhì)上是利用電磁的耦合效應(yīng)改變整個陣列上的能量分布，從而實現(xiàn)陣列的低副瓣特性。在本文中分別針對以下不同的情況作了大量的分析計算，<

3、br>　　1、在沒有寄生陣列存在的情況下，一維對稱振子直線陣列位于無限大金屬地板上方，通過改變陣列間距控制整個陣列的副瓣電平。經(jīng)過優(yōu)化分析發(fā)現(xiàn)，在不考慮耦合的情況下，齊平排列的陣列副瓣電平可以下降到-17dB，共軸排列的陣列副瓣電平可以下降到-19dB，在考慮陣列單元耦合的情況下，齊平排列的陣列副瓣電平可以下降到-17dB，共軸排列的陣列副瓣電平可以下降到-17dB，同時無限大地面的存在對陣列能量分布具有一定的影響。
　　2、激勵

4、陣列間距不變，在激勵陣列上方放置了一層寄生陣列，寄生陣元的數(shù)量依次取激勵陣元的1倍、1.5倍、2倍，這種情況下，齊平陣列副瓣電平可以下降到-20dB，共軸陣列分別可以降低至-19dB,-18dB,-15dB。
　　3、為了進(jìn)一步控制陣列的副瓣電平，同時改變激勵陣列和寄生陣列的間距，寄生陣元的數(shù)量依然取為激勵陣列的1倍、1.5倍和2倍，這種情況下，齊平陣列副瓣電平可以下降到-20dB，共軸陣列分別可以降低至-20dB,-20dB,-

5、16dB。
　　4、針對工程中不規(guī)則地板的問題，在激勵陣列下方增加一層起反射作用的寄生陣列，此時整個陣列與八木天線陣列類似，通過優(yōu)化計算發(fā)現(xiàn)，這種情況下，在上半空間，齊平陣列和共軸陣列的副瓣電平都可以降低到-20dB。
　　通過本文的分析計算，我們知道利用這種方法對陣列的副瓣電平進(jìn)行控制是可行的，并且這種方法對與齊平分布的振子陣列的效果要好于共軸排列的振子陣列。最后本文根據(jù)部分優(yōu)化分析得到的結(jié)果在商業(yè)計算軟件HFSS中建立了