FDTD在天線計算中的應(yīng)用及一種新型天線陣列的設(shè)計.pdf

1、CHIPIC軟件是由我國自主研制開發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全電磁粒子模擬軟件，采用時域有限差分(FDTD)法結(jié)合粒子模擬方法實現(xiàn)。論文主要研究了CHIPIC軟件天線模塊求解算法和利用CHIPIC軟件輔助設(shè)計一種新型準(zhǔn)八木微帶天線陣列。 首先回顧FDTD法的基本原理，分析了差分方程、解的穩(wěn)定性及數(shù)值色散、完全匹配層邊界條件和激勵源，并提出了一種由PADE函數(shù)劃分非均勻網(wǎng)格的方法，使非均勻網(wǎng)格的劃分更加容易編程實現(xiàn)。 然后介紹

2、了天線模塊，此模塊是CHIPIC軟件的一個子模塊，主要利用惠更斯近遠場等效原理來計算天線的遠場輻射圖。本論文根據(jù)CHIPIC軟件的特點利用FDTD法首先對近場區(qū)域進行劃分網(wǎng)格，然后迭代計算近場區(qū)域，最后由等效面上的近場結(jié)果通過離散化的近遠場轉(zhuǎn)換原理來設(shè)計完成CHIPIC軟件的天線算法，并以電大尺寸喇叭天線的理論結(jié)果和實驗結(jié)果與軟件計算結(jié)果進行了比較，結(jié)果比較吻合。 其次分析了八木天線的工作原理以及介紹了巴侖結(jié)構(gòu)的特點和應(yīng)用，重點

3、分析了目前流行的一種微帶巴侖結(jié)構(gòu)在半波天線上的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上提出了一種新型微帶巴侖結(jié)構(gòu)，此新型巴侖結(jié)構(gòu)使巴侖設(shè)計更加簡單，對結(jié)構(gòu)的電尺寸要求降低，從而可以達到展寬帶寬的目的，通過對半波天線計算的對比結(jié)果可以證明此新型微帶巴侖結(jié)構(gòu)性能更好。 利用此新型巴侖結(jié)構(gòu)，在16～24GHz頻帶內(nèi)設(shè)計了一種新型寬帶準(zhǔn)八木微帶天線，該天線的相對帶寬達到37％以上，絕對帶寬達到7GHz，其帶寬遠遠大于傳統(tǒng)微帶天線帶寬，同時增益達到5dB。為了提