【摘 要】
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特征模理论（Theory of Characteristic Mode,TCM）是洞见物体本身辐射属性的一种方法,可以在无需激励的前提下,反映出导体最真实的辐射潜能。应用特征模理论指导天线设计,不仅可以显著提高设计效率,减少参数扫描的盲目性,同时为设计师们理解导体辐射原理提供更清晰直观的论据。因而应用特征模方法已成为当下研究和设计众多复杂天线的趋势之一。本文从特征模理论的数值推导方法出发,力求解决
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特征模理论（Theory of Characteristic Mode,TCM）是洞见物体本身辐射属性的一种方法,可以在无需激励的前提下,反映出导体最真实的辐射潜能。应用特征模理论指导天线设计,不仅可以显著提高设计效率,减少参数扫描的盲目性,同时为设计师们理解导体辐射原理提供更清晰直观的论据。因而应用特征模方法已成为当下研究和设计众多复杂天线的趋势之一。本文从特征模理论的数值推导方法出发,力求解决特征值曲线绘制时的模式串扰问题,应用并改进一维信息熵算法,增加“预判定”的相关逻辑,编写了一种新型的模式跟踪算法,可以显著减少现有模式跟踪算法所花费的时间。然后将特征模理论应用于圆极化天线设计中。通过对环形贴片的特征模式分析,找出想要直接激发的环形行波模式,并以此为目标设计出与之相匹配的容性耦合馈电,实现出一款工作在2.4GHz频段,相对阻抗带宽24%,相对轴比带宽13.5%的单馈环形宽带圆极化天线。最后使用特征模理论指导轨道角动量天线设计。以简单的正方形贴片为研究起点,通过对导体的特征模式分析,以激发两种基模,实现模式合成为目标,使用弯折微带馈电的方式,简并两种具有90°相位差的基模,实现了一款可以辐射零阶涡旋波的轨道角动量天线。之后使用不规则的六边形导体贴片,根据特征模式分析,以同时两种基模和两种较高阶模为出发点,利用同上弯折微带馈电进行模式简并,设计出一款在不同频点下,依次辐射零阶、一阶涡旋波的单馈双频轨道角动量天线,同时均以特征模方法进行模式验证,完成对特征模方法的设计思维总结。
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