基于体面积积分方程的微带天线辐射特性分析(2)
1.1研究背景
物联网的不断发展也使得无线通讯技术不断地改朝换代，用以满足人们的日常生活需求，其中天线是无线电通信技术里面无法或缺的存在，因此越来越的工程师开始关注天线的研究。微带天线，虽然一九五三年就有人开始构想，但是并没有得到足够多的注意力，一直到上世纪七十年代，才开始得到应有的发展。
微带贴片天线就是在其中一个面镀上金属层，另一个面贴上某种形状的技术贴片，分别作为接地板和贴片，且在贴片的一面加上微带线或者利用一个同轴线探针来作为馈电。若在接地板的金属层刻一条缝隙，利用该缝隙馈电，就是微带缝隙天线。微带天线具有重量轻，剖面低，容易加工等优点，如何使其能更为高效紧凑更成为了国内外研究的课题前沿之一。
本论文主要以矩量法为工具，以体面积积分方程作为计算平台来计算微带天线的辐射，并运用软件进行仿真和优化。
1.2研究的主要内容及措施
对于一个天线进行分析，就是要分析四周的电磁场，再利用算出的电磁场，来进行对增益，馈电，输入阻抗等特性的求解。早点的分析方法有传输线模型(TLM—Transmission Line Model)理论和空腔模型(CM-Cavity Model)理论。近年来，由于计算机发展的突飞猛进，全波(FW-Full Wave)理论因为其不限制贴片的形状、精度高等一系列优点，开始在微带天线的分析方法中占有一席之地。原理上来说，全波理论运用矩量法、有限元法法等，可以计算任意结构，任意厚度的微带天线，实际上，因为计算机模型的精确度和计算机本身限制，太过复杂的仍旧不能处理。从数学处理上看, 传输线、腔模、全波这三种分析方法依次把微带天线的求解简化为一文，二文，三文的问题，虽然精度不断提高但计算难度也不断提升。本文所研究的就属于全波理论中的以矩量法为基础的体面积分方程来计算微带天线的特性。
本文主要以体积分方程的矩量法（MOM）为基础，来研究微带天线的辐射特性。根据电磁理论及问题的边界条件来建立积分方程，然后把待求解的电流网格划分，再用检验函数把积分方程进行离散，计算输入阻抗，最后求得积分方程。设计微带天线，目前主要的设计软件有HFSS和Ensemble两种。HFSS可以设计各种天线，并计算所设计天线的参量，从而得到微波元件的电磁场分布图，方向图，曲线等，HFSS还能够同时分析处理多个元件，大大节省了仿真需要的时间。Ansoft高频仿真软件是由Ansoft HFSS和Ansoft Designer两个一起组成。对于从系统到各个部件级的设计，都十分准确和迅速，他覆盖了设计中所需要的所有环节，作为三文场仿真软件，功能比较完备。Ensemble软件跟HFSS相类似，也可以设计、计算各种微带天线, 和HFSS相比，最大的问题是缺少了对于复杂的三文天线的设计和仿真。本论文所运用的就是HFSS仿真软件，用HFSS计算出结果，跟实验结果相对比，从而判定矩量法计算的准确与否。
1.3研究意义
随着电子技术的不断发展，各国之前的电子信息站也越发火热，许多的国家都建立了地面、航母、飞机、卫星的一体化完备的情报侦察系统，侦察的频带带宽已涵盖大部分的天线。为了天线系统不受到其他方的电子干扰，不被其他国家探测攻击的同时，能够进行各种工作任务，开发更小的机载天线的雷达散射截面，对于现今的信息战有着深远的影响。
天线的类型、增益对系统的通讯有着十分重大的影响，天线尺寸，位置等因素对天线的增益特性也有着十分深远的影响。现代的通讯系统要求天线不仅要体积小，工作频带宽，收发信号效率高，还要求他不能对附近的元件造成影响。传统的天线因为其隐蔽性，机动性差，重量重，成本高等问题，在现代战中已经不是十分适用，相比较微带天线有小型化、易集成、方向性、成本低、扫描容易，并能与飞行器共形等许多优点，受到越来越多的关注。