對相控陣雷達天線(xiàn)的電磁場(chǎng)的研究

　　1 引言
　　新一代機載相控陣雷達采用金屬底板(d=680mm 圓形平板)上豎立的電介質(zhì)片上的印刷偶極子天線(xiàn)陣。其散射特性(結構項)的分析已經(jīng)提到日程上。目前國內外尚未見(jiàn)到對它的報道。它的立體介質(zhì)片印刷電路的結構不適用于現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)格林函數的求解非常困難。由于平行偶極子的“腔體效應(Cavity effect)”,不能采用現有的復鏡像(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。
　　有限元法(FEM)有很強的處理復雜介質(zhì)的能力。場(chǎng)域只需寫(xiě)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介質(zhì)的介電常數和磁導率即可。對復雜的輻射單元采用FEM 分析，容易建立計算模型和獲得較準確的電磁場(chǎng)解。但對于大型天線(xiàn)陣，由于變量數太大(例如，大于107 )，從而需要很長(cháng)的計算時(shí)間和對內存的很大需求。在上世紀末計算數學(xué)界在有限元分區技術(shù)的應用上取得了很大的進(jìn)展。場(chǎng)域分區方法(DomainDecomposition Method,DDM)成為應用數學(xué)、計算力學(xué)、流體力學(xué)和計算電磁學(xué)中最具吸引力的課題。DDM 與其它方法不同的是，并不直接計算全域，而是將全域分解成若干子域(subdomain),對每個(gè)子域單獨求解。子域與鄰域的耦合作用則通過(guò)強加邊界條件以保證交界面(interface)上場(chǎng)的連續性加以考慮。DDM 把一個(gè)大的問(wèn)題化為一些小的問(wèn)題求解，從而大量地節約內存，并且更便于并行計算的實(shí)施。本文擬采用FETI-DPEM 方法對立體介質(zhì)基片上的偶極子天線(xiàn)陣進(jìn)行數值分析。該方法在處理大型周期結構的電磁問(wèn)題時(shí)有很高的效率，但其建模的過(guò)程要復雜一些。畢業(yè)論文網(wǎng)提供大量畢業(yè)論文范文。
　　2 有限元-里茲方法基礎微分方程式中，￡是微分算符， f 是激勵函數， Φ 是未知量。計算電磁散射問(wèn)題時(shí)，控制微分方程和邊值條件有可能都比較復雜。只有在少數問(wèn)題中能得到解析解，大多數情況是得到近似解。
　　它是一種變分方法，其邊值問(wèn)題用泛函表示，通過(guò)求解泛函相對于其變量的極小值，可得到邊值問(wèn)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(xiàn)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。
　　4 理論分析將天線(xiàn)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(xiàn)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。
　　計算式中的矩陣元稱(chēng)為預處理。由于需要計算rr F 、rc F 和一些矩陣乘積要耗費一定的CPU 和內存，但從前面可以看出這些矩陣運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)秀的機電一體化論文范文。
　　5 結束語(yǔ)本文采用了FETI-DPEM 方法對立體介質(zhì)基片上的偶極子天線(xiàn)陣進(jìn)行數值分析。該方法在處理大型周期結構的電磁問(wèn)題時(shí)有很高的效率，但其建模的過(guò)程要復雜一些�？朔�了用積分方程的核心(kernel)格林函數非常困難的求解，由于平行偶極子的“腔體效應(Cavity effect)”,不能采用現有的復鏡像(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。

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