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An efficient topology optimization method for patch antenna design using the condensation technique
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DOI：10.1007/s00158-025-04159-9.png)
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摘要
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贴片天线广泛应用于无线应用中，其中辐射贴片结构需要精心设计以调整天线的辐射特性。为满足提升辐射性能的需求，天线配置趋于更加复杂。由于辐射贴片（记为设计域）与其他贴片天线组件（即多层基板和复杂支撑结构，记为非设计域）之间存在全场耦合效应，拓扑优化辐射贴片时，整个天线必须完全包含在时域分析模型中，这显著增加了迭代优化的计算成本。为解决此问题，本文提出了一种基于凝聚技术的贴片天线设计高效拓扑优化方法。贴片天线性能采用基于体-面积分方程的矩量法计算，辐射贴片结构通过金属表面上的附加阻抗层描述。在此基础上，分别独立构建了设计域和非设计域的阻抗子矩阵。随后，采用凝聚技术对灵敏度分析的支配方程和伴随方程进行凝聚，显著减少了计算时间和内存使用。所提方法的主要贡献在于其能够有效设计满足设计要求（包括辐射极化和阻抗匹配特性）的复杂天线配置中的辐射贴片。设计了典型贴片天线以验证所提方法的有效性。与直接求解未凝聚的支配方程相比，所提方法在优化设计的每次迭代中节省了显著的计算时间。
Keyword:
Patch antenna
Topology optimization
Method of moments
Sheet impedance
Condensation technique
期刊
IF:
4
论文数:
4.9K
被引数:
1.7W
机构
引用论文
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