一種寬帶圓形陣列天線(xiàn)的矩量法分析

摘要：利用矩量法對寬帶圓形陣列天線(xiàn)的互耦特性進(jìn)行分析。為了對較粗線(xiàn)天線(xiàn)進(jìn)行精確分析，矩量法采用正弦差值基函數與點(diǎn)配法，并采用全域線(xiàn)天線(xiàn)積分核計算Pockllngton方程，得到天線(xiàn)的廣義散射矩陣，實(shí)現互耦分析。為了驗證其計算結果，對所設計陣列天線(xiàn)進(jìn)行了CST軟件仿真和實(shí)驗測試。仿真和測試結果表明：矩量法計算與CST仿真結果基本相同，實(shí)驗測試結果在主波束方向、主波辯寬度、副辯電平等特性上與計算和仿真結果近似一致，說(shuō)明此方法能夠有效的對寬帶陣列天線(xiàn)進(jìn)行互耦分析。
關(guān)鍵詞：寬帶圓形陣列天線(xiàn)；互耦；矩量法；Pocklington方程

0 引言
在眾多的對線(xiàn)天線(xiàn)及線(xiàn)天線(xiàn)陣分析方法中，矩量法以其計算精度高、計算速度快、適用性強等特點(diǎn)得到了廣泛的應用。通常利用矩量法分析陣元間互耦時(shí)將陣元近似為細線(xiàn)模型，此時(shí)線(xiàn)天線(xiàn)電流近似沿振子軸線(xiàn)流動(dòng)，這種分析方法在陣子半徑r0．01λ時(shí)可以取得較為精確的計算結果，然而，當天線(xiàn)振子的尺寸比較大時(shí)，利用此方法就會(huì )得到錯誤的結果。
為實(shí)現較粗振子間的互耦分析，在矩量法的基礎上，文中提出了一種能夠精確建模分析較粗線(xiàn)天線(xiàn)的方法。該方法采用正弦差值基函數與點(diǎn)匹配法，對Pocklington方程的計算采用全域線(xiàn)天線(xiàn)積分核，以實(shí)現對天線(xiàn)的精確分析。為驗證該分析方法的正確性，文中就此設計陣列天線(xiàn)分別進(jìn)行了仿真和測試，達到了預期的結果。

1 基于正弦差值基函數與點(diǎn)配法的矩量法
在線(xiàn)天線(xiàn)矩量法的計算中，基函數的選取對實(shí)現天線(xiàn)快速分析具有很大的影響，本文采用如下形式的基函數：

式中，zn是第n個(gè)分段的中點(diǎn)，△n是該分段的長(cháng)度，An，Bn，Cn是3個(gè)未知量，將其中的一個(gè)作為待求變量，利用電流、電荷連續性方程可將另外兩個(gè)變量的表達式求出。由于該基函數能夠很好地模擬天線(xiàn)的實(shí)際電流，因此使用該基函數能夠獲得較快的收斂特性。
圖1所示，為較粗線(xiàn)天線(xiàn)的矩量法模型。

將(1)式表達的電流代入Pocklington方程，采用點(diǎn)配法得到如下公式：