首页 波导缝隙阵天线的电磁散射特性分析与校验

波导缝隙阵天线的电磁散射特性分析与校验

举报
开通vip

波导缝隙阵天线的电磁散射特性分析与校验 波导缝隙阵天线的电磁散射特性分析与校验 张 民1,吴振森1,郭立新1,印国泰2 (1. 西安电子科技大学理学院,陕西西安 710071;2. 航空航天部 207所,北京 100854) 摘 要: 本文提出利用矩量法和等效边缘电磁流方法混合研究波导馈电的缝隙阵天线的频率响应和散射问题, 得到数值结果 .分析了基函数的确定法则和波导缝隙阵天线的频率特性的决定因素,确定了计算波导缝隙阵天线散射 特性时波导的作用是不可忽略的 .通过实验校验,分析了理论计算的误差来源,充分证实了本文方法的有效性和准确 性 . 关...

波导缝隙阵天线的电磁散射特性分析与校验
波导缝隙阵天线的电磁散射特性分析与校验 张 民1,吴振森1,郭立新1,印国泰2 (1. 西安电子科技大学理学院,陕西西安 710071;2. 航空航天部 207所,北京 100854) 摘 要: 本文提出利用矩量法和等效边缘电磁流方法混合研究波导馈电的缝隙阵天线的频率响应和散射问题, 得到数值结果 .分析了基函数的确定法则和波导缝隙阵天线的频率特性的决定因素,确定了计算波导缝隙阵天线散射 特性时波导的作用是不可忽略的 .通过实验校验,分析了理论计算的误差来源,充分证实了本文方法的有效性和准确 性 . 关键词: 电磁散射;波导缝隙天线;矩量法;等效边缘电磁流法 中图分类号: TN011 文献标识码: A 文章编号: 0372-2112(2002)03-0413-03 Analysis and Verification on the EM Scattering Characteristics of the Waveguide Slots Antenna ZHANG Min1,WU Zhen-sen1,GUO Li-xin1,YIN Guo-tai2 (1. School of Science,Xidian Uniu .,Xi'an,Shaanxi 710071,China;2. Institute 207 of China Aerospace Second Academy,Beijing 100854,China) Abstract: A numericaI technigue empIoying the MOM and MEC is presented to study the scattering from sIots antenna fed by waveguides with arbitrary terminations,and the freguency response and the RCS are obtained numericaIIy. The ruIe to determine the number of the base functions is given in detaiI . It's shown the effect of the waveguides on scattering can not be negIected. By compar- ing the numericaI resuIts with experimentaI data,the appIicabiIity and the vaIidity of the method are estabIished and the errors of nu- mericaI resuIts are anaIyzed. Key words: EM scattering;waveguide-fed sIots antenna;MOM;MEC ! 引言 波导馈电的缝隙阵天线具有广泛的应用 .目前对天线辐 射特性的研究较多,而对其散射特性的研究较少 .但是,在复 杂目标散射研究时,对天线的散射研究是有十分重要意义的, 尤其在军用目标特性的分析中 .从国外文献来看[1 ~ 4],现有研 究缝隙天线散射问题的方法,基本上是假设缝隙处于一无限 大导体平板上,只考虑缝隙上场的散射,而不考虑有限导体甚 至波导的影响,通过实验测量和理论分析发现,这种处理方法 是有缺陷的,尤其对于较低频情况 .本文采用等效边缘电磁流 图 1 缝隙天线的几何 结构示意 方法[5]和矩量法混合研究圆波导 缝隙阵天线的散射特性 .在计算 中忽略波导壁厚度的影响,计算 缝隙上的场分布时,假设缝隙阵 处在一无限大导体平板上,而计 算天线阵的散射场时,则通过叠 加缝隙阵的散射场及有限大导体 平板的散射场来近似 .通过计算 研究发现,有限尺寸导体平板的散射场(包括边缘绕射场)以 及波导的作用在计算中是不可忽略的,采用叠加二者的散射 场,将更接近实际情况,实际测量证实了本文方法的可行性 . " 基本原理 波导馈电的缝隙天线结构如图 1所示 .根据场的等效原 理,由表面磁场的连续性,建立缝隙等效磁流满足的表面积分 方程为 ! j !inti("j)+! j !exti("j)= !priti (1) 其中,下标 ti 表示切向分量,!in,!ex分别表示内部磁场及外 部磁场,!pri为没有缝隙时,入射场及导体平板的反射场之 和,"j 为第 j个缝隙上的等效磁流 . 对于大多数的应用来说,缝的宽度很窄,因此假设缝上电 场只有沿宽度方向的分量,且沿宽度方向大小不变,从而磁流 只有 z 分量 .为了求解缝隙上的磁流,将磁流用全域正弦基函 数展开 "j = z^Mj = z^! N g VgjBgj( z) (2) Bgj( z)= sin g! L(L + z - zj[ ]) (3) 收稿日期:2001-02-19;修回日期:2001-06-18 基金项目:国家部委预研基金项目(No.98J3.1.2) 第 3期 2002年 3月 电 子 学 报 ACTA ELECTRONICA SINICA VoI .30 No.3 March 2002 其中,L 为缝隙的长度,zj 为第 j 个缝的中心位置 . 应用 Galerkin方法,可将积分方程转化为如下的矩阵方程 [YijPG]X[VGj]=[ 1Pi] (4) 其中,当第 i,j 个缝在同一根波导上时,YijPG = YijPG( ex)+ YijPG( in),不在同一波导上时 YijPG = YijPG( ex).而 YijPG( ex),YijPG( in) 分别为外部空间及波导内部的广义导纳矩阵,分别满足 YijPG(A)= - j we0 Si Sj G A zz( r,r')sinBPi( z)sinBGj( z')dsds'(5) 其中,A为 ex 或 in,Gexzz为半自由空间并矢格林函数的 zz 分量, Gexzz( r,r')=( k2 + 2 z2 )e - jkR 2!R ,R为源点与场点的距离 . Ginzz为波 导并矢格林函数的 zz 分量,Ginzz( r,r')=( k2 + 2 z2 )gzz( r,r'), gzz( r,r')=E m = 0 E n = 0 jemen 2a6kmn jemen 2a6kmn e kmn I z - z' I cos m!xa cos m!x' a ·cos n!y6 cos n!y' 6 (6) 其中,em = l,m = 0 2,m# { 0,kmn = k2 - m!( )a 2 - n!( )6 2,k 为自由 空间的波数,a,6 为波导的宽边及窄边尺寸 .运用分部积分, 并注意消除积分的奇异性,经复杂的运算,可得到外部空间的 广义导纳矩阵元素的表达式为 YiiPG( ex)= l +( - l)P + G 2! 60 0 L cos6 0 + ! 2 60 w sin6{ }0 ·e - jkPF(P,6)dPd6 (7) F(P,6)= 2(w -Psin6) k2P - k2G [ kP( k2 - k2G)sin( kGPcos6) - kG( k2 - k2P)sin( kPPcos6)],P# G (w -Psin6)[(L -Pcos6)( k 2 - k2P)cos( kPPcos6) + lkP ( k2 + k2P)sin( kPPcos6)],P =      G (8) 波导内部耦合的广义导纳矩阵元素的表达式为 YijPG( in)=E m = 0 E n = 0 Bijmn kPkG( k2 - k2mn)exp( jkmn( zi - zj)) ( k2P - k2mn)( k2G - k2mn)kmn ·[l -( - l)Pe 1 jkmnL][l -( - l)GeI jkmnL] (9) 当 zi > zj 时,1取上符号,zi < zj 时,取下符号 .当 zi = zj 时, YiiPG( in)=E m = 0 E n = 0 Biimn - jL( k2 - kPkG) ( k2G - k2mn) 8PG +E m = 0 E n = 0 Biimn 2kPkG( k2 - k2mn) ( k2P - k2mn)( k2G - k2mn)kmn · l - e jkmnL,P,G 均为偶数 l + e jkmnL,P,G{ 均为奇数 (l0) 其中,Bijmn = jemenw2 2a6 sinc 2(m!w2a )cos( m!xi a )cos( m!xj a ),kP = P! L , kG = G! L ,w为缝隙的窄边尺寸 . 由于设导体平板无限大,因此在表面上反射磁场与入射 磁场相等,则激励列矩阵的元素可由入射场表示为 1Pi = 2 jkZ0 wkPHincz k2P - k2z sinc( kixw 2 )e - j( kixxi + kizzi)ejkizL /2 ·[l -( - l)Pe - jkizL] (ll) 其中,kix,kiz为入射波矢量 ki 的 x,z 分量 .从而,缝隙上等效 磁流产生的远区散射场可表示为 Hs( r)= - jme0 exp( - jkr) 2!r (6^s6^s +<^s<^s)·E M i = l Si Mie jks·r'ds' = - jme0 exp( - jkr) 2!r (6^s6^s +<^s<^s)·^z ·E M i = l e j( kxxxi + kszzi)e - jkszL /2 wsinc( ksxw 2 ) · E N P = l VPikP(l -( - l)Pe jkszL) k2P - k2[ ]{ }sz (l2) 其中,ksx,ksz为散射波矢量 ks 的 x,z 分量 . 另外,在计算给出的圆形缝隙阵天线的散射特性时,应将 有限大导体平板的作用考虑进去,利用修正劈表示的等效电 磁流方法来计算,具体方法可参考文献[5],这样可以考虑边 缘绕射等因素,提高计算精度 . ! 波导缝隙阵天线的频率响应特性 计算天线缝隙阵的散射特性时,必须考虑缝隙阵的频率 图 2 圆波导缝隙阵天线基函数 不同时的频率响应特性 响应特性,以判断谐振频率 及计算可靠性 .关于波导缝 隙天线的频率响应特性,请 参考作者在文献[6]中所作 的讨论,这里只给出实验校 验的缝隙天线的频率响应 特性 .图 2给出了圆波导缝 隙阵天线的后向散射截面 当入射角为6i = 45 ,
本文档为【波导缝隙阵天线的电磁散射特性分析与校验】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
下载需要: 免费 已有0 人下载
最新资料
资料动态
专题动态
is_481922
暂无简介~
格式:pdf
大小:208KB
软件:PDF阅读器
页数:4
分类:互联网
上传时间:2013-07-16
浏览量:27