基于RWG矩量法与小波相结合的天线分析算法的研究

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矩量法在计算电磁学中占有不可替代的地位,具有计算精度高、稳定性好等优点。矩量法的思想是将泛函方程离散成代数方程组,通过对代数方程组所对应的矩量矩阵的求解,将原方程的解求出。但矩量法也存在定的缺陷,首先,矩量法通常需要根据所分析的问题,利用麦克斯韦方程和边界条件推导出对应的积分方程,并且需要根据不同条件选择适当的基函数和检验函数,可见,矩量法的求解过程复杂并且容易发生错误;其次,通过矩量法生成的矩量矩阵为稠密矩阵,求逆复杂,计算量比较大。基于RWG的矩量法可以很好的解决矩量法的第一个缺陷。基于RWG的矩量法即将所分析天线结构进行适当的三角划分,每对三角等效为一个小的偶极子,整个天线即为所有偶极子共同作用的结果。在基于RWG的矩量法中,阻抗矩阵为偶极子之间电流的相互作用,基函数和检验函数都选择RWG基函数。这种方法公式推导简单,应用方便。小波分析可以解决矩量法的第二个缺陷。将离散小波变换产生的稀疏矩阵作用于矩量法所生成的稠密矩阵,这样使原先的稠密矩阵得到稀疏,从而使运算复杂度降低,提高了计算的速度。本文将基于RWG的矩量法与小波变换相结合,并利用该方法对多种天线进行分析。具体内容包括:(1)利用基于RWG的矩量法与小波分析相结合的方法对矩型贴片天线、E型贴片天线、平面阿基米德螺旋天线、锥状阿基米德螺旋天线和接地阿基米德螺旋阵列天线进行分析,并与基于RWG矩量法的分析结果进行对比。仿真结果表明新的方法可以在保持精确度的前提下,大大减少运算时间,从而验证了该方法在分析天线方面的正确性与有效性(2)利用基于RWG的矩量法与小波分析相结合的方法对五匝、十匝、二十匝的平面阿基米德螺旋天线进行仿真分析,验证了平面阿基米德螺旋天线为全向天线。并对与x-y平面夹角为30°、45°和60°的锥状阿基米德螺旋天线进行仿真分析,验证了锥状阿基米德螺旋天线具有单向辐射性。从而验证了该方法能够有效的分析阿基米德螺旋天线。(3)利用基于RWG的矩量法与小波分析相结合的方法对2×2阶、3×3阶和4×4阶接地阿基米德螺旋阵列天线进行仿真分析,结果表明接地阿基米德螺旋阵列天线具有很好的定向性,有一定的实用价值。验证了该方法可以对阵列天线进行有效的分析。
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