喇叭天线是微波波段广泛使用的一种口径天线,对它进行加脊还可以构成超宽带(UWB;Ultra Wide-Band)天线。超宽带天线由于其所具有的诸多独特优点,在目标识别成像、隐身与反隐身、遥测遥感、地下目标探测以及短距离高速无线通信等领域具有广泛的应用。此外,喇叭天线还是微波能应用中的主力。传统的分析喇叭天天线口径场的方法中引入了各种近似和假设条件,影响分析的准确性,因此必要发展新的分析方法。 本文从Hamilton体系应用最为成熟的力学问题入手,借助于单自由度弹簧-滑块系统的振动问题,描述了Hamilton体系的形式和内涵,引出求解Hamilton对偶方程组的辛算法。在此基础上,推导Hamilton对偶方程组。对口径场进行有限元离散,Hamilton综合算子矩阵化简为Hamilton矩阵,离散过程保持了体系的辛结构。离散后变分方程化为有限元方程组,求解可得口径场的电磁场值。通过一个算例说明了求解的具体过程,得出了数值解,其计算结果与近似解析解及电磁场仿真工具软件ANSYS EMAX的数值计算结果进行了比较,结果验证了本文方法的正确性和可行性,并进行了误差分析。 以矩形波导口为单元在x、y方向上周期排列组成矩形波导天线阵模型,根据内外场在口径上电磁场切向分量的连续性建立方程。由Hamilton算子矩阵离散后得到Hamilton矩阵,运用共轭辛子空间迭代法找出主要的本征向量,展开本征向量表示口径上实际的电磁场分布。分析过程考虑了阵列单元之间的互耦作用,把整个口径面阵作为一个边界值问题来考虑,本征分量展开求出的口径场是口径上能承载的所有模式场的叠加,符合场的实际分布情况。