對相控陣雷達天線的電磁場的研究

1 引言

新一代機載相控陣雷達採用金屬底板(d=680mm 圓形平板)上豎立的電介質片上的印刷偶極子天線陣。其散射特性(結構項)的分析已經提到日程上。目前國內外尚未見到對它的報道。它的立體介質片印刷電路的結構不適用於現有的分析微帶貼片的全波混合位積分方程(full wave mixed potential integral equation)用矩量法(mom)的求解方法。原因是積分方程的核心(kernel)格林函式的求解非常困難。由於平行偶極子的“腔體效應(cavity effect)”,不能採用現有的復映象(complex image)技術,由水平和垂直電流元的譜域場求出空域格林函式。

有限元法(fem)有很強的處理複雜介質的能力。場域只需寫出一個fem 方程，場域中有不同的介質時只需在剖分單元中代入相應介質的介電常數和磁導率即可。對複雜的輻射單元採用fem 分析，容易建立計算模型和獲得較準確的電磁場解。但對於大型天線陣，由於變數數太大(例如，大於107 )，從而需要很長的計算時間和對記憶體的很大需求。在上世紀末計算數學界在有限元分割槽技術的應用上取得了很大的進展。場域分割槽方法(domaindecomposition method,ddm)成為應用數學、計算力學、流體力學和計算電磁學中最具吸引力的課題。ddm 與其它方法不同的是，並不直接計算全域，而是將全域分解成若干子域(subdomain),對每個子域單獨求解。子域與鄰域的耦合作用則通過強加邊界條件以保證交介面(interface)上場的連續性加以考慮。ddm 把一個大的問題化為一些小的問題求解，從而大量地節約記憶體，並且更便於平行計算的實施。本文擬採用feti-dpem 方法對立體介質基片上的偶極子天線陣進行數值分析。該方法在處理大型週期結構的電磁問題時有很高的效率，但其建模的過程要複雜一些。本站提供大量畢業論文範文。

2 有限元-里茲方法基礎微分方程式中，￡是微分算符， f 是激勵函式， φ 是未知量。計算電磁散射問題時，控制微分方程和邊值條件有可能都比較複雜。只有在少數問題中能得到解析解，大多數情況是得到近似解。

它是一種變分方法，其邊值問題用泛函表示，通過求解泛函相對於其變數的極小值，可得到邊值問題的近似解。

3 模型建立本文采用金屬底板(d=680mm 圓形平板)上豎立的電介質片上的印刷偶極子天線陣。其上有1100 多個偶極子振子單元，振子基板材料為矽，印刷的金屬片為銅或鋁，其厚度可忽略不計。

4 理論分析將天線陣的全域劃分成為子域。最簡單的劃分方法是用平行和垂直於介質片網格將天線陣全域分為很多個子域，每一個子域就是一個輻射單元。

計算式中的矩陣元稱為預處理。由於需要計算rr f 、rc f 和一些矩陣乘積要耗費一定的cpu 和記憶體，但從前面可以看出這些矩陣運算都是在子域的水平上進行的，然後疊加到全域上。最後根據rcs 公式，在整個abc 上積分即可求得rcs 值。最全最優秀的機電一體化論文範文。

5 結束語本文采用了feti-dpem 方法對立體介質基片上的偶極子天線陣進行數值分析。該方法在處理大型週期結構的電磁問題時有很高的效率，但其建模的過程要複雜一些。克服了用積分方程的核心(kernel)格林函式非常困難的求解，由於平行偶極子的“腔體效應(cavity effect)”,不能採用現有的復映象(complex image)技術,由水平和垂直電流元的譜域場求出空域格林函式。