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国际期刊的天线和传播/2008年/文章

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体积 2008年 |文章的ID 636047年 | https://doi.org/10.1155/2008/636047

穆罕默德Khalaj-Amirhosseini, ”使用非均匀平面层宽带平坦罩体”,国际期刊的天线和传播, 卷。2008年, 文章的ID636047年, 6 页面, 2008年。 https://doi.org/10.1155/2008/636047

使用非均匀平面层宽带平坦罩体

穆罕默德Khalaj-Amirhosseini1

1大学电气工程学院,伊朗科技、Narmak, 16846 - 13114年德黑兰,伊朗

学术编辑器:约书亚李
收到了 09年6月2008年
接受 2008年9月23日
发表 2008年10月26日

文摘

非均匀平面层(ipl)优化设计为平罩体所需的频率范围。首先,电介电常数的函数IPL截断傅里叶级数展开。然后,级数的系数的最优值是通过优化方法。提出结构的性能验证使用一些例子。

1。介绍

罩保护结构保护天线免受大风等恶劣天气,雨,糖衣和/或极端温度(1]。此外,罩体不能干扰天线的正常运行。因此,输入反射罩体必须是可以忽略不计的可用频带天线保护。非均匀平面层(ipl)广泛应用于微波与天线工程(2- - - - - -4]。在本文中,我们提出利用ipl平罩体(5,6在所需的频率范围。最优设计ipl,电介电常数函数的截断傅里叶级数展开,第一。然后,级数的系数的最优值是通过优化方法。相同的过程被用来优化设计ipl如前面两个不同媒介之间的阻抗匹配器(7]。最后,提出了结构的有效性验证使用一些例子。

2。ipl的分析

在本节中,ipl的频域方程进行了综述。图1显示了一个典型的IPL与厚度 的左派和右派媒体的自由空间和电介电常数函数 ( ) 。制造的ipl的一个方法是将几个薄均匀介质层彼此旁边。它假定入射平面波传播间接向积极的x和z方向与入射角 和电动提起力量 。此外,两个不同的偏振是可能的,一个是TM和TE。当然,我们知道波辐射天线可以分解为许多面波有不同的入射角。

(一)”n一个米e=
(一)
(b)”n一个米e=
(b)
图1
典型的IPL作为平整流罩(A) TE极化模式,(b) TM偏振模式。

微分方程描述ipl非常数的系数,所以,除了一些特殊情况,不存在解析解。有一些方法来分析有限差分等ipl (8),泰勒级数展开[9),傅里叶级数展开10),等效源方法(11),和矩量法(12]。当然,最直接的方法来分析ipl细分成K均匀的薄层厚度 Δ = ≪ 米 我 n ≅ 米 一个 x √ 米 一个 x ( ( ) ) ( 1 ) 在这c光和的速度吗 米 一个 x 是最大的分析频率。的ABCD参数(13]的IPL得到的层如下: = 1 1 1 1 ⋯ ⋯ , ( 2 ) 在哪里ABCD参数kth层如下: = = c o 年代 Δ , = 2 ( − 0 。 5 ) Δ , = ( − 0 。 5 ) Δ , 年代 我 n Δ 。 ( 3 ) 在(3), Δ = 2 − 0 。 5 Δ − 年代 我 n 2 Δ ( 4 ) 的电长度kth层和 ( , ) IPL的特性阻抗,定义为横向电场比横向磁场,给出了吗 ( , ⎧ ⎪ ⎪ ⎨ ⎪ ⎪ ⎩ ) = 0 0 1 − 年代 我 n 2 , T E , 0 0 1 − 年代 我 n 2 , T 米 。 ( 5 ) 最后,天线的输入阻抗和反射系数确定如下: 我 n ( , ) = ( ) + ( , Γ ) + 我 n ( , ) = 我 n ( , ) − ( ) 我 n ( , ) + ( ) , ( 6 ) 在哪里分别是等效负荷和源阻抗。

3所示。罩体的合成

在本节中,提出了一种一般方法优化设计ipl罩体。首先,我们考虑下面的截断电介电常数函数傅里叶级数展开离开的理由使用对数函数(8)是保持 ( ) ≥ 1 。一个最佳设计雷达天线罩必须输入反射系数尽可能小,所需的频率和入射角范围。因此,最优值系数 在(8)可以通过以下相应误差函数最小化米频率,J入射角度,两种偏振TE和TM:定义误差函数应该受到一些限制,如没有显著反射入射角度 ( 0 − , 米 一个 x ] ,容易制造,分别如下: | | | Γ 我 n , , | | | ≤ 米 一个 x , ∀ = 1 , 2 , … , , ∀ = 1 , 2 , … , , P O l 。 = T E 一个 n d T 米 , ( 1 0 ) ( ) ≤ 米 一个 x , ( 1 1 ) = 1 ∫ 0 ( ) ≥ 米 我 n , ( 1 2 ) 在哪里 ( ) 米 一个 x 的最大价值 ( ) 在制造步骤。值得注意的是,约束(12)是必要的,以避免获得错误的解决方案 ( ) = 1 (自由空间)的优化过程。同时,实施雷达罩设计是对称的,我们必须使用以下截断傅里叶级数(而不是8)电介电常数函数为了解决上述约束极小化问题,我们可以使用fmincon。米MATLAB程序文件。fmincon使用序贯二次规划(SQP)方法,在二次规划(QP)子问题解决在每个迭代。

4所示。例子和结果

我们想设计一个IPL厚度 = 2 。 5 厘米(一个切实可行的选择)的雷达天线罩8.0 GHz的频率范围直流,考虑 , 米 一个 x = 6 0 ∘ , 米 一个 x = 0 。 1 = − 2 0 dB, ( ) 米 一个 x = 1 0 。使用该优化方法,考虑 = 1 0 空间谐波, = 8 0 频率, = 2 入射角度( 0 ∘ 和 6 0 ∘ ), ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 或1.10,两个雷达罩合成。截断的未知系数傅里叶级数与合成雷达罩都写在桌子上1。数据2和3说明了电介电常数函数 ( ) 分别考虑 ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 或1.10。数据4,5,6,7说明输入反射系数的大小 | Γ 我 n ( ) | TE和TM偏振。可以看出设计的罩体有良好的性能所需的频段和入射角范围。与此同时,与入射角增加反射系数降低。显示ipl的厚度的影响,我们增加d从2.5厘米到5、7.5和10厘米。截断的未知系数傅里叶级数,电介电常数函数 ( ) ,输入反射系数的大小 | Γ 我 n ( ) | 对应于 = 6 0 ∘ 并考虑 ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 如表所示2和数字8,9,10,分别。可以看出随着IPL选择的厚度大,获得的电介电常数函数往往一个连续函数,其财产被空气媒介和一个中间媒介之间的匹配。也见过,效率为TM极化比TE极化。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
( ) 米 我 n = 1 。 0 5 − 29.046 24.689 − 5.8701 − 20.617 − 20.551 29.999 8.6137 11.6949 − 6.1217 7.6555 0.2282
( ) 米 我 n = 1 。 1 0 − 30.000 − 20.412 − 11.794 − 10.023 − 0.0521 3.0247 8.9473 12.8205 10.4252 15.4492 23.7096
表1
未知的截断傅里叶级数的系数 = 2 。 5 厘米。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
= 2 。 5 厘米 − 29.046 24.689 − 5.8701 − 20.617 − 20.551 29.999 8.6137 11.6949 − 6.1217 7.6555 0.2282
= 5 。 0 厘米 − 30.000 − 3.4358 − 19.617 − 1.3242 − 6.8844 0.9201 14.4735 1.9353 17.2640 2.1848 25.0426
= 7 。 5 厘米 − 8.5288 − 1.3020 − 1.3469 − 0.4938 − 0.9210 0.1405 1.2922 0.5839 1.2605 1.2345 7.2452
= 1 0 厘米 − 3.0284 − 0.0009 − 0.3182 0.0019 − 0.0076 0.0026 0.1534 0.0023 0.0976 0.0021 0.0659
表2
未知的截断傅里叶级数的系数 ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 。

图2
( ) ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 电介电常数函数,考虑到。

图3
( ) ( ) 米 我 n = 1 。 1 0 电介电常数函数,考虑到。

图4
| Γ 我 n ( ) | ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 的大小对于TE极化,考虑。

图5
| Γ 我 n ( ) | ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 的大小为TM偏振,考虑。

图6
| Γ 我 n ( ) | ( ) 米 我 n = 1 。 1 0 的大小对于TE极化,考虑。

图7
| Γ 我 n ( ) | ( ) 米 我 n = 1 。 1 0 的大小为TM偏振,考虑。
(一)”n一个米e=
(一)
(b)”n一个米e=
(b)
(c)”n一个米e=
(c)
(d)”n一个米e=
(d)
图8
( ) ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 = 2 。 5 = 5 。 0 = 7 。 5 = 1 0 电介电常数函数,考虑到(一)厘米,(b)厘米,(c)厘米,(d)厘米。

图9
| Γ 我 n ( ) | = 6 0 ∘ ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 的大小TE偏振的,考虑到。

图10
| Γ 我 n ( ) | = 6 0 ∘ ( ) 米 我 n = 1 。 0 5 的大小为TM极化,考虑到。

5。结论

非均匀平面层(ipl)优化设计为持平罩体所需的频率。首先,电介电常数的函数IPL截断傅里叶级数展开。然后,级数的系数的最优值是通过优化方法。提出结构的性能验证使用一些例子。观测,雷达罩设计有良好的性能所需的频段和迎角范围内,在TM偏振效率比TE极化。同时,随着选择IPL的厚度大,获得的电介电常数函数往往一个连续函数,其财产被空气媒介和一个中间媒介之间的匹配。该方法可以延长ipl,其磁导率完全不均匀或连同他们的电动介电常数。另外,我们可以考虑为球面的波阵面时ipl代替平面的未来。

引用

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  13. r·e·科林微波工程基础美国麦格劳-希尔,纽约,纽约,1996年。

版权©2008 Mohammad Khalaj-Amirhosseini。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。

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