宽带小型化的高性能鞭天线研究
本文关键词:宽带小型化的高性能鞭天线研究
更多相关文章: 鞭天线 时域有限差分法 细线近似 遗传算法 匹配网络
【摘要】:鞭天线(线天线)在短波通信中的应用越来越多,宽带小型化也是其必然发展趋势。本文以时域有限差分法(finite-difference time-domain,FDTD)为基础,研究设计了宽带小型化的高性能鞭天线。重点研究了细线近似模型的线天线,引入等效电压源,利用FDTD和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)联合仿真技术优化设计了加载天线、以及匹配网络等。本文在设计天线时,兼顾增益、带宽、效率,利用遗传算法优化出高性能的天线,对线天线作了若干研究分析,具体工作如下:1.从电磁场基本原理出发,对麦克斯韦旋度方程进行差分,使用极坐标下的FDTD对天线进行编程仿真,利用了半解析半数值的细线近似方法对计算区域进行网格划分,提高计算效率,引入等效电压源,减少计算空间,然后加入集总元件的FDTD格式,最后实现FDTD仿真。利用此方法研究分析了加载电阻线天线和加载电容线天线。2.利用综合技术,同时引入加载和匹配网络,然后根据GA的特性,实行FDTD和GA的联合仿真,优化加载元件值和加载位置等参数。虽然集总加载一定程度上改善了天线辐射情况,但是不能很好地展开带宽,考虑带宽、效率等因素,对匹配网络进行了优化。最后优化设计出了一副高性能的宽带小型化鞭天线。
【关键词】:鞭天线 时域有限差分法 细线近似 遗传算法 匹配网络
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN822
【目录】:
- 摘要5-6
- Abstract6-9
- 第一章 绪论9-18
- 1.1 研究背景及意义9-10
- 1.2 国内研究现状10-17
- 1.2.1 天线的宽带化技术10-12
- 1.2.2 天线的小型化技术12-14
- 1.2.3 综合技术14-17
- 1.3 本论文的主要工作和内容安排17-18
- 第二章 天线的基本理论及分析方法及优化算法18-32
- 2.1 天线的基本理论18-22
- 2.1.1 天线的基本参数18-21
- 2.1.2 鞭天线设计中的问题21-22
- 2.2 时域有限差分原理22-28
- 2.2.1 FDTD差分方程22-25
- 2.2.2 数值稳定性问题和色散问题25-26
- 2.2.3 吸收边界条件26-27
- 2.2.4 激励源设置27
- 2.2.5 近远场变换27-28
- 2.3 优化算法28-31
- 2.3.1 遗传算法基础29-30
- 2.3.2 遗传算法在天线设计中的应用30-31
- 2.4 本章小结31-32
- 第三章 FDTD在线天线分析中的应用研究32-49
- 3.1 FDTD建模仿真32-39
- 3.1.1 二维柱坐标下的FDTD32-34
- 3.1.2 集总元件的FDTD34-35
- 3.1.3 细线近似模型35-39
- 3.2 集总加载线天线研究39-46
- 3.2.1 基于FDTD的电阻加载线天线39-45
- 3.2.2 基于FDTD的电容加载线天线45-46
- 3.3 FDTD和GA协同仿真原理46-47
- 3.3.1 MATLAB简介46-47
- 3.3.2 协同仿真基本流程47
- 3.4 本章小结47-49
- 第四章 宽带小型化鞭天线设计研究49-59
- 4.1 加载天线的优化分析50-53
- 4.2 匹配网络的优化分析53-57
- 4.3 结果分析57-58
- 4.4 本章小结58-59
- 第五章 总结59-61
- 5.1 本文的主要工作59
- 5.2 后续工作展望59-61
- 致谢61-62
- 参考文献62-64
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,本文编号:716215
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