一种宽带圆形阵列天线的矩量法分析

作者：时间：2011-07-19来源：网络收藏

摘要：利用矩量法对宽带圆形阵列天线的互耦特性进行分析。为了对较粗线天线进行精确分析，矩量法采用正弦差值基函数与点配法，并采用全域线天线积分核计算Pockllngton方程，得到天线的广义散射矩阵，实现互耦分析。为了验证其计算结果，对所设计阵列天线进行了CST软件仿真和实验测试。仿真和测试结果表明：矩量法计算与CST仿真结果基本相同，实验测试结果在主波束方向、主波辩宽度、副辩电平等特性上与计算和仿真结果近似一致，说明此方法能够有效的对宽带 阵列天线进行互耦分析。
关键词：宽带圆形阵列天线；互耦；矩量法；Pocklington方程

0 引言
在众多的对线天线及线天线阵分析方法中，矩量法以其计算精度高、计算速度快、适用性强等特点得到了广泛的应用。通常利用矩量法分析阵元间互耦时将阵元近似为细线模型，此时线天线电流近似沿振子轴线流动，这种分析方法在阵子半径r0．01λ时可以取得较为精确的计算结果，然而，当天线振子的尺寸比较大时，利用此方法就会得到错误的结果。
为实现较粗振子间的互耦分析，在矩量法的基础上，文中提出了一种能够精确建模分析较粗线天线的方法。该方法采用正弦差值基函数与点匹配法，对Pocklington方程的计算采用全域线天线积分核，以实现对天线的精确分析。为验证该分析方法的正确性，文中就此设计阵列天线分别进行了仿真和测试，达到了预期的结果。

1 基于正弦差值基函数与点配法的矩量法
在线天线矩量法的计算中，基函数的选取对实现天线快速分析具有很大的影响，本文采用如下形式的基函数：

式中，zn是第n个分段的中点，△n是该分段的长度，An，Bn，Cn是3个未知量，将其中的一个作为待求变量，利用电流、电荷连续性方程可将另外两个变量的表达式求出。由于该基函数能够很好地模拟天线的实际电流，因此使用该基函数能够获得较快的收敛特性。
图1所示，为较粗线天线的矩量法模型。