矩量法分析蝶形天线：理论与应用

"这篇论文主要探讨了基于矩量法(Moment Method, MM)分析蝶形天线的方法，由刘钦凯撰写，重点在于计算天线的输入阻抗和方向图，并通过与高频结构仿真软件(HFSS)的仿真结果对比，验证分析算法的准确性。" 在电磁学领域，矩量法是一种广泛应用的数值分析方法，尤其在解决积分方程问题时。该方法的核心思想是将未知量表示为一组基函数的级数，并用一组特定的检验函数来确定这些级数是否与实际问题相匹配。矩量法在处理缝隙天线和贴片天线等宽带天线设计中具有显著优势。 蝶形天线因其简单的构造和宽频带特性，在探地雷达系统中被广泛采用。通常，这种天线由两个金属三角振子片构成，馈电电缆位于中心连接点。在本研究中，作者采用矩量法，特别是 RWG (Rogers-Wong-Greenleaf) 基函数，对蝶形天线进行建模分析。在分析时，天线的几何模型简化为两个接近中心的无限长臂，忽略了天线厚度，以便更方便地引入馈源。 为了构建积分方程，文章引用了边界条件，如方程(1)和(2)所示，其中涉及到导体表面入射场的切向分量(E)，空间波阻抗(η)，以及导体表面电流密度(J)。并矢格林函数(Grr)在这里扮演了关键角色，它是描述电磁场在无限大空间中传播的基础。格林函数的计算涉及球谐函数和Bessel函数，如方程(3)所示。 在完成了积分方程的建立后，通常需要采用迭代方法求解这些方程组，以获取天线的电特性。论文中，作者计算了蝶形天线的输入阻抗，这是评估天线性能的重要参数，因为它关系到天线能否有效接收和发射信号。同时，还计算了天线的方向图，这描述了天线在不同方向上的辐射强度，直接影响到天线的指向性和效率。 通过与HFSS的仿真结果进行对比，作者证明了矩量法在此类问题中的有效性，这不仅提供了理论上的支持，也为实际工程应用提供了可靠的分析工具。这篇论文深入探讨了矩量法在分析蝶形天线方面的应用，对于理解天线设计和优化具有重要的参考价值。