分层结构的谱域法及其在微带天线分析中的应用

论文摘要

平面分层结构在地质探测、遥感、微带天线、微带电路等电磁领域中得到越来越多的应用,如何利用数值方法准确快速的分析分层介质的电磁特性已成为近来研究和开发的重点课题之一。本文采用谱域法分析微带分层媒质结构,建立了奇异性低的混合位电场积分方程(MPIE),并进行了基于RWG基函数的空域矩量法求解。该方法灵活性好、性能优良。本文首先用谱域导抗法完整地推导了一套任意分层介质的谱域格林函数;接着采用离散复镜像法(DCIM)对单层媒质的空域格林函数进行了快速求解;并对离散复镜像的关键技术——极点查找和GPOF方法进行了深入分析,在提取表面波时,提出一种新的留数计算方法,避免了留数计算的不准确性。本文阐述了谱域法结合空域矩量法分析微带天线的完整过程,在采用性能优良的RWG基函数后,应用精度较高、易于编程的质心切割法处理阻抗矩阵奇异性。最后编写了快速分析微带天线散射特性和辐射特性的程序,仿真结果与已有文献结果吻合良好,验证了本文方法的准确性。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 本课题的研究现状
• 1.2.1 分层介质谱域法研究现状
• 1.2.2 谱域法分析微带天线的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.3.1 主要工作
• 1.3.2 章节结构安排
• 第二章 任意分层介质结构的谱域格林函数
• 2.1 电磁场的谱域格林函数
• 2.2 C 类谱域并矢格林函数
• 2.3 任意场源的格林函数
• 2.4 公式验证
• 2.5 本章小结
• 第三章 快速求解闭式空域格林函数
• 3.1 Sommerfeld 积分
• 3.2 离散复镜像法求解空域格林函数
• 3.2.1 提取表面波
• 3.2.2 离散复镜像法
• 3.2.3 广义函数束法（GPOF）
• 3.3 数值结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 分层介质中混合位积分方程和矩量法的原理
• 4.1 分层介质中积分方程的选择
• 4.1.1 积分方程对比
• 4.1.2 电场积分方程（EFIE）
• 4.1.3 混合位积分方程（MPIE）
• 4.2 分层介质的矩量法原理
• 4.2.1 RWG 基函数
• 4.2.2 基于混合位积分方程的矩量法
• 4.2.3 奇异性的处理
• 4.2.4 远场计算
• 4.3 本章小结
• 第五章 谱域法在微带天线分析中的应用
• 5.1 微带天线散射特性分析
• 5.1.1 散射特性分析
• 5.1.2 散射结果分析
• 5.2 微带天线辐射特性分析
• 5.2.1 激励源的设置
• 5.2.2 辐射结果分析
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果