电抗加载天线阵的辐射特性研究

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1、哈尔祺T业大学T.学硕I:位论义摘要对N端口天线系统的一个或多个端口馈电，其余端口进行电抗加载，通过改变电抗负载的值可以控制其辐射特性。其原理与寄生天线阵相似，其端口电流和辐射特性参数可以利用N端口网络理论进行计算。本文首先在矩量法得到的天线阵互阻抗的基础上，利用哈林顿提出的电抗加载理论分析了电抗加载二元阵的单向辐射特性，研究了阵子间距、阵子长度和阵子直径与单向辐射特性的关系，对天线的效率和带宽变化情况进行了讨论。然后利用三点法测量了一个实际二元天线阵的互阻抗，并在实测数据的基础上计算了其加载电抗与频率的关系，对其他电特性与频宝的关系也进行了分析。然后在增加一个阵子个数的情{SL

2、'卜。研究了电抗加载三元直线阵的单向辐射特性与阵子间距的关系，研究结果表明电抗加载三元直线阵的单向辐射特性明显优于二元阵。本文在进行多元电抗加载天线阵的辐射特性研究时，提出了利用遗传算法进行电抗加载天线阵方向图综合的概念，以解决综合过程中非线性函数优化问题。在吸收和借鉴已有遗传算法的基础上，编写了电抗加载天线阵方向图综合的遗传算法程序，并将其应用到三元直线阵和七元圆形阵方向图综合的函数优化当中，获得了比较满意的效果。本文最后以七元圆形阵为例进行了电抗加载圆形阵的方向图综合，要求综合出来的方向图具有单零点和双零点扫描的特点，以适应自适应干扰抵消的要求。我们采用了对给定方向图均匀采样

3、并以实际方向图和给定方向图在采样点的加权平方差作为目标函数的方法来设计目标函数。针对方向图需要零点扫描的具体特点，本文提出了两种加权系数的设计方法，并将两种方法的综合结果进行了对比。最后利用遗传算法优化目标函数得到了方向图零点在不同位置时的最佳加载电抗值，并给出了综合后的方向图和天线的其他电特性。综合结果表明:利用电抗加载可以得到单零点和双零点圆周扫描的方向图，用于自适应干扰抵消。关键词电抗加载:天线阵;矩量法:遗传算法;方向图综合AbstractTheradiationcharacteristicsofN-elementantennasystemcanbecontrolledb

4、yfeedingoneormoreportsandimpedanceloadingtheotherports.Theprincipleofreactivelyloadedantennaarrayissimilarwiththatofparasiticarrayandcanbeexplainedbytheresonancetheory.Thenetworktheorycanbeusedtocalculateitsterminalcurrents,withwhichtoanalyzethepropertysuchasinputimpedance,gain,andVSWR.Inthis

5、dissertation,mostimpedancematrixoftheantennaarrayusedinthepatternsynthesisiscalculatedbythemethodofmoment(MOM).Howeverintheanalysisoftheradiationcharacteristicsoftwo-elementarray,anexperimentalantennaismadeandthemeasurementofimpedanceisoperated.Thesynthesisresultwiththemeasurementisgivenaswel

6、lincontrarywiththatofthecalculationdata.Inthisdissertationtheconceptofusinggeneticalgorithm(GA)tosynthesizethepatternofreactivelyIoadedantennaarrayisalsoproposedtosolvetheoptimizationofcostfunction.Theradiationcharacteristicsofreactivelyloadedarraywithtwoandthreeelementsisstudiedinthisdissert

7、ationfirstly.Therelationshipbetweenthecharacteristicsandthespacingamongelements,betweenthatandtheelementlength,theelementdiameterisgiven.Theanalysisresultofthree-elementantennademonstratesthatcertainimprovementoftheradiationcharacteristicsiso