對(duì)相控陣?yán)走_(dá)天線的電磁場(chǎng)的研究
1 引言新一代機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)采用金屬底板(d=680mm 圓形平板)上豎立的電介質(zhì)片上的印刷偶極子天線陣。其散射特性(結(jié)構(gòu)項(xiàng))的分析已經(jīng)提到日程上。目前國(guó)內(nèi)外尚未見到對(duì)它的報(bào)道。它的立體介質(zhì)片印刷電路的結(jié)構(gòu)不適用于現(xiàn)有的分析微帶貼片的全波混合位積分方程(Full wave mixed potential integral equation)用矩量法(MoM)的求解方法。原因是積分方程的核心(kernel)格林函數(shù)的求解非常困難。由于平行偶極子的“腔體效應(yīng)(Cavity effect)”,不能采用現(xiàn)有的復(fù)鏡像(Complex Image)技術(shù),由水平和垂直電流元的譜域場(chǎng)求出空域格林函數(shù)。
有限元法(FEM)有很強(qiáng)的處理復(fù)雜介質(zhì)的能力。場(chǎng)域只需寫出一個(gè)FEM 方程，場(chǎng)域中有不同的介質(zhì)時(shí)只需在剖分單元中代入相應(yīng)介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率即可。對(duì)復(fù)雜的輻射單元采用FEM 分析，容易建立計(jì)算模型和獲得較準(zhǔn)確的電磁場(chǎng)解。但對(duì)于大型天線陣，由于變量數(shù)太大(例如，大于107 )，從而需要很長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間和對(duì)內(nèi)存的很大需求。在上世紀(jì)末計(jì)算數(shù)學(xué)界在有限元分區(qū)技術(shù)的應(yīng)用上取得了很大的進(jìn)展。場(chǎng)域分區(qū)方法(DomainDecomposition Method,DDM)成為應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算力學(xué)、流體力學(xué)和計(jì)算電磁學(xué)中最具吸引力的課題。DDM 與其它方法不同的是，并不直接計(jì)算全域，而是將全域分解成若干子域(subdomain),對(duì)每個(gè)子域單獨(dú)求解。子域與鄰域的耦合作用則通過強(qiáng)加邊界條件以保證交界面(interface)上場(chǎng)的連續(xù)性加以考慮。DDM 把一個(gè)大的問題化為一些小的問題求解，從而大量地節(jié)約內(nèi)存，并且更便于并行計(jì)算的實(shí)施。本文擬采用FETI-DPEM 方法對(duì)立體介質(zhì)基片上的偶極子天線陣進(jìn)行數(shù)值分析。該方法在處理大型周期結(jié)構(gòu)的電磁問題時(shí)有很高的效率，但其建模的過程要復(fù)雜一些。畢業(yè)論文網(wǎng)提供大量畢業(yè)論文范文。
2 有限元-里茲方法基礎(chǔ)微分方程式中，￡是微分算符， f 是激勵(lì)函數(shù)， Φ 是未知量。計(jì)算電磁散射問題時(shí)，控制微分方程和邊值條件有可能都比較復(fù)雜。只有在少數(shù)問題中能得到解析解，大多數(shù)情況是得到近似解。
它是一種變分方法，其邊值問題用泛函表示，通過求解泛函相對(duì)于其變量的極小值，可得到邊值問題的近似解。
3 模型建立本文采用金屬底板(d=680mm 圓形平板)上豎立的電介質(zhì)片上的印刷偶極子天線陣。其上有1100 多個(gè)偶極子振子單元，振子基板材料為硅，印刷的金屬片為銅或鋁，其厚度可忽略不計(jì)。
4 理論分析將天線陣的全域劃分成為子域。最簡(jiǎn)單的劃分方法是用平行和垂直于介質(zhì)片網(wǎng)格將天線陣全域分為很多個(gè)子域，每一個(gè)子域就是一個(gè)輻射單元。
計(jì)算式中的矩陣元稱為預(yù)處理。由于需要計(jì)算rr F 、rc F 和一些矩陣乘積要耗費(fèi)一定的CPU 和內(nèi)存，但從前面可以看出這些矩陣運(yùn)算都是在子域的水平上進(jìn)行的，然后疊加到全域上。最后根據(jù)RCS 公式，在整個(gè)ABC 上積分即可求得RCS 值。最全最優(yōu)秀的機(jī)電一體化論文范文。
5 結(jié)束語(yǔ)本文采用了FETI-DPEM 方法對(duì)立體介質(zhì)基片上的偶極子天線陣進(jìn)行數(shù)值分析。該方法在處理大型周期結(jié)構(gòu)的電磁問題時(shí)有很高的效率，但其建模的過程要復(fù)雜一些�？朔擞梅e分方程的核心(kernel)格林函數(shù)非常困難的求解，由于平行偶極子的“腔體效應(yīng)(Cavity effect)”,不能采用現(xiàn)有的復(fù)鏡像(Complex Image)技術(shù),由水平和垂直電流元的譜域場(chǎng)求出空域格林函數(shù)。
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