矩形贴片微带天线直线阵优化的初步研究-电磁场与微波技术专业毕业论文.docxVIP

西南交通大学研究生硕士学位论文 西南交通大学研究生硕士学位论文 第1页 摘 要 微带天线作为一种体积小、重量轻、剖面薄、制作方便且易于共形的 天线形式，在无线通信、雷达、遥感、电子对抗等众多领域获得了广泛应 用。单一微带天线存在频带窄、增益低等缺陷，为了克服这些不足，通常 把它组成天线阵列，但组成天线阵列又可能带来一些问题。如旁瓣电平过 大，很多科研工作者都在设法解决这些问题。 本文主要研究了矩形微带天线直线阵的旁瓣电平优化问题。首先利用 传输线方法推导出了矩形微带贴片天线单元的主平面方向图函数；然后使 用时域有限差分法计算矩形微带贴片天线的近场，再通过近远场变换技术 得到矩形微带贴片天线的远场辐射方向图，并与传输线法得到的方向图进 行了对比；最后利用实数遗传算法在控制一定主瓣宽度的情况下，对矩形 微带贴片天线组成的直线阵列进行了优化，有效地降低了天线旁瓣。 天线主瓣宽度和旁瓣电平之间存在一定矛盾，本文的研究既能较好地 控制主瓣宽度，又能使副瓣电平降低到较满意的程度。首先，以各单元馈 电电流和单一阵元间距为变量，对一般天线阵进行了降低旁瓣电平的优 化。其次，固定阵元间距，只以馈电电流为变量，再对天线阵进行了优化。 仿真结果表明，这种方法得到的电流分布和方向图与切比雪夫等副瓣线阵 的电流分布和方向图吻合很好。然后，结合矩形贴片微带天线主平面方向 图，只以馈电电流为变量，对天线阵进行了降低旁瓣电平的探索。最后， 结合矩形贴片方向图，以阵元间距为变量，对天线阵进行了降低旁瓣的优 化。仿真实验结果表明遗传算法是一种很有效的天线阵优化方法。 【关键词】：微带天线，线阵，天线优化，时域有限差分法，遗传算法 西南交通大学研究生硕士学位论文 西南交通大学研究生硕士学位论文 第1I页 Abstract Microstrip antennas have many good characteristics of small volume，light weight，thin section plane，easily manufacturing and matching with other shapes easily,so they are widely used in lots of fields such as wireless communications，radar，remote-sense，electronic warfare．To overcome the drawbacks of narrow bandwidth and low gain of single microstrip antenna， several microstrip antennas are usually used to construct all antenna array．But this will bring some difficult problems such as higher side lobe．Therefore，a great number of researchers try their best to solve the problems in recent years． The popular method is that microstrip antenna arrays are optimized to lower side lobe of antenna array． In this paper，the optimization of linear array with rectangular patch elements is studied．First of all，the function of main plain’s orientation pattern of rectangular patch antenna is deduced by using transmission line method． Then，using finite diffcrance time domain method，the near field is calculated。 The radiate pattern of the far field is obtained by using near·zone·to—far—zone transformation theory．Also，the radiation pattern of the far field is compared with the pattern obtained by using transmission line method．Finally,the side