波导平板裂缝天线阵的设计
波导平板裂缝天线阵的设计
金剑,万笑梅,汪伟,金谋平
(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230031)
摘 要:利用商业软件HFSS的S参数仿真结果,采用等效网络法对矩形波导宽边纵缝进行互耦环境下的导纳计算;并利用天线远场幅度、相位方向图仿真结果,采用口径场反演方法,对阵中辐射缝参数进行修正。通过设计实例,验证了该方法非常适合于平板裂缝天线阵的设计,有效地提高了设计效率。
关键词:波导;缝隙天线阵;天线阵设计;有源导纳
中图分类号:TN823+.24;TN957.2 文献标识码:A 文章编号:167222337(2007)0320232204 Design of Planar Waveguide Slotted Antenna Arrays
J IN Jian,WAN Xiao2mei,WAN G Wei,J IN Mou2ping
(N o.38Research I nstit ute of C E T C,Hef ei230031,Chi na)
Abstract: The active admittance of a rectangular waveguide longitudinal slot is determined using the S parameter simulation results of commercial software HFSS and the equivalent network method in that the internal and external mutual couplings are taken into account.The aperture distribution is determined using re2deducing method and antenna simulative amplitude/phase patterns obtained by software HFSS,and the radiating slot dimensions are modified,thus good radiation patterns are https://www.docsj.com/doc/511918709.html,ing the proposed meth2 od,planar waveguide slotted arrays can be designed easily and economically.
K ey w ords: waveguide;slotted antenna array;antenna array design;active admittance
1 引言
波导平板裂缝天线具有效率高、体积小、重量轻、结构紧凑,易获得高增益、低副瓣等特点,在雷达和微波通信系统中获得了广泛的应用。对于平板缝隙阵,互耦影响较大,故计算辐射缝隙电导时必须考虑内部互耦和外部互耦。
在实际天线设计中,确定波导缝隙有源导纳的方法主要有两种,即实验测量和理论计算[124]。前者是先加工相同偏置、相同缝长的一组小阵,再测量其S参数来求缝的导纳。该方法加工测试量很大、周期长并且成本高;后者一般采用Elliott提出的有源导纳设计方法进行数值计算或采用等效磁流片法分析,采用矩量法求解。该方法考虑互耦的计算比较繁复。商业软件的迅速发展,使通过仿真精确计算辐射缝隙自导纳和有源导纳成为可能[526]。另外,由于辐射缝隙受馈电缝、短路板的影响[7],以及边缘辐射缝的影响,导纳将发生改变,造成口径场的幅相分布恶化,进而影响天线的辐射性能。
本文给出一种利用H FSS仿真结合传输矩阵法确定波导缝隙有源导纳值,并通过仿真的远场幅度相位方向图数据反演天线的口径场,在此基础上对辐射缝进行修正。该方法的使用,可实现平板裂缝天线阵的设计一次成功,极大地提高了设计效率。
2 导纳的计算
小阵由若干根线源组成,每根线源上有N个相同偏置、相同缝长的纵缝,如图1所示。这样求得的缝电导既考虑了内部互耦,又考虑了外部互耦,并且缝的长度可以方便地进行调节,省去了实验件的加工。小阵规模的选取原则是算出的导纳误差满足设计需要。采用Ansoft HFSS等商业软
第3期2007年6月
雷达科学与技术
R a d a r S c i e nc e a nd Te c hnology
Vol.5No.3
J une2007
收稿日期:2006207216;修回日期:2006209222基金项目:国防预研项目
件,可以精确地仿真得到该模型开缝波导的S
参数
。
图1 小阵的仿真模型
对于单根线源而言,其等效电路如图2所示。
这样,可以利用网络T 参数的级联来等效N 个缝隙的总网络参数,从而将网络简化为一简单的二端口网络,其传输矩阵为
T d =e j β
d 0
0e -j β
d
y i =1+y i /2y i /2-y i /
21-y i /2T g =(T l 13y i )
N
3T l 2 π
S 11S 12S 21
S 22
=
T 12/T 21
-(T 12T 21/T 22)1/T 22
-T 21/T 22
Γin =
b 1a 1=S 11+S 12S 21Γl
1
-S 22Γl
(1)式中,d =l 1,l 2,N 为缝隙个数,Γin 为小阵仿真的反射系数,Γ
l =-1,Y i 为所求的缝导纳。
其S 参数可利用软件仿真求得。通过Matlab 编程,利用牛顿法求解上式,可得到有源导纳曲线。
图2 线阵模型的等效电路
图3给出了一Ku 波段缝隙导纳的计算结果。
改变缝的偏置和缝长,重复以上步骤便可计算出一组导纳值,并拟合出谐振电导、谐振长度与偏置量的关系曲线,如图4所示。
3 天线阵孔径修正
具体设计天线阵时,要根据技术要求,综合考虑
副瓣、波瓣宽度和增益诸因素,进行天线口径的加权。
根据拟合的谐振电导、谐振长度与偏置量的曲线,进行插值,即可求得所需的偏置和缝长的设计参数,进而设计出整个天线阵。
拟合的两条曲线是辐射缝在理想阵互耦环境下的结果,而实际阵列中辐射缝受耦合缝和短路板
3
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的影响,导纳会发生改变,影响口径场的幅相分布,使天线副瓣抬高。因此,必须对辐射缝进行修正。
文献[7]从理论上分析了短路板对导纳的影响,认为是引入了一个负虚数,使缝隙失谐,而电导差别不大,因此,只需增加缝长即可。而馈电缝对辐射缝的影响的理论分析比较复杂。
经设计、分析和验证,裂缝导纳的改变可以等效为天线口径分布的变化,因此可以通过天线阵的口径场分布结果来修正辐射缝的偏置和电导。
天线阵的口径场可由H FSS 软件导出的远场幅度相位曲线反演求得:
E (
θ)=∑M
k =1
am p 3exp (i 3phase )3
exp [-j (k -1)
2
πd λ
sin
θ]3cos θ(2)式中,θ一般为
θ=sin -1(λ
g 2d
)4 设计实例
设计了一Ku 波段18×12波导宽边纵缝驻波平面阵。其天线水平面、垂直面均按-28dB Tay 2lor 分布进行幅度加权。为展宽带宽,面阵采用分块馈电方式。
根据以上方法计算得到如表1所示的幅度加权和电导值。
表1 阵列的幅度加权和电导值
单元序号垂直面加权水平面加权垂直面电导值水平面电导值
12
3456789
0.45430.62060.88651.16261.37941.4966
0.44180.51970.66040.83911.02841.20431.34941.45201.5049
0.030050.056050.114350.196700.276900.32595
0.07330.10140.16380.2644
0.39710.18970.23820.27580.2963
经初步仿真设计,并由方向图幅相数据反演孔径分布,得到如图5所示的修正前的口径场的幅度和相位分布。从反演结果看,其幅度和相位呈现明显的周期性变化,即短路板附近和耦合馈电缝附近的辐射缝受到影响,产生与天线自身周期性结构有关的一种变化。以理想分布为目标,通过多次修正辐射缝隙的尺寸和偏置量,可以得到满意的方向图。图6是修正后的孔径场幅相分布,其中心主要辐射单元的带内幅相与理论值相比,幅度误差小于0.4dB ,相位误差小于15°。
4
32 雷达科学与技术
第5卷第3期
5 测试结果
天线试验件如图7所示。图8则给出了其两
个主面的方向图测试曲线。由图可以看出,在中频其副瓣优于-25.8dB ,在边频达到-22.3dB 。中频副瓣与理论值仅差2.2dB ,边频稍差,此系波导谐振阵自身特性所致
。
6 结论
本文采用商业软件HFSS 和等效网络法计算了互耦环境下宽边纵缝阵列的导纳,并采用口径场反演的方法来修正短路板、馈电缝对辐射缝的
影响。该设计方法在天线设计中取得了良好的效果。参考文献:
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作者简介
:
金 剑 男,1981年出生于江苏宿迁,2002年毕业于西安电子科技大学电磁场与微波技术专业,现为中国电子科技集团公司第三十八研究所工程师,主要研究领域为天线与微波技术。
万笑梅 女,1972年生于湖北武汉,2002年毕业于中国科学技术大学电磁场与微波技术专业,获硕士学位,现为
中国电子科技集团公司第三十八研究所工程师,主要研究领域为天线与微波技术。
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金剑:波导平板裂缝天线阵的设计
结构设计原理课后题答案8—20
8-1大小偏心受拉构件的界限如何区分？它们的特点与破坏特征各有何不同？ 答：当偏心拉力作用点在As合力点与A’s合力点之间时为小偏心受拉情况，否则为大偏心受拉。小偏心情况下，构件破坏前混凝土已全部裂通，拉力完全由钢筋承担；大偏心情况下，裂缝不会贯通整个截面，裂缝开展很大，受压区混凝土被压碎。 8-2《公路桥规》对大小偏心受拉构件纵向钢筋的最小配筋率有哪些要求？ 答：规定小偏心受拉构件一侧受拉纵筋的配筋率按构件毛截面面积计算，而大偏心受拉构件 一侧受拉纵筋的配筋率按As/bh 0计算,他们的值都不应小于45f td /f sd ，同时不小于0.2. 9-1对于钢筋混凝土构件，为什么《公路桥规》必须进行持久状况正常使用极限状态计算和短暂状况应力计算？与持久状况承载能力极限状态计算有何不同之处？ 答：因为钢筋混凝土构件除了可能由于材料强度破坏或失稳等原因达到承载能力极限状态以外，还可能由于构件变形或裂缝过大影响了构件的适用性及耐久性，而达不到结构正常使用要求。不同点：○1极限状态取构件破坏阶段○2截面承载能力大于最不利荷载效应○3作用效应取短期和长期效应的一种或两种组合，汽车荷载不计冲击系数。 9-2什么是钢筋混凝土构件的换算截面？ 答：将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面。 9-3引起钢筋混凝土构件出现裂缝的主要因素有哪些？ 答：作用效应、外加变形或约束变形、钢筋锈蚀。 9-4影响混凝土结构耐久性的主要因素有哪些？混凝土结构耐久性设计应考虑什么？ 答：混凝土冻融破坏、混凝土的碱集料反应、侵蚀性介质的腐蚀、机械磨损、混凝土的碳化、钢筋锈蚀。混凝土耐久性设计可能与混凝土材料、结构构造和裂缝 12-1何为预应力混凝土?为什么要对构件施加预应力？预应力混凝土的主要优点是什么？其基本原理是什么？ 答：所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。 对构件施加预应力原因：使之建立一种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载作用下产生的拉应力，因而使混凝土构件在使用荷载作用下不致开裂，或推迟开裂或者使裂缝宽度减小。 基本原理：由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁在均布荷载q作用使下边缘所产生的拉应力全部被抵消，因而可避免混凝土出现裂缝，混凝土梁可以全截面参加工作，这就相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以达到充分利用高强钢材的目的。 12-2什么是预应力度？《公路桥规》对预应力混凝土构件如何分类？ 预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩与外荷载产生的弯矩的比值。分三类：○1全预应力混凝土构件—在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘不允许出现拉应力（不得消压）○2部分预应力混凝土构件—在作用（荷载）短期效应组合下控制的正截面受拉边缘出现拉应力或出现不超过规定宽度的裂缝○3钢筋混凝土构件—不预加应力的混凝土构件 12-4什么是先张法？答：先张法，即先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。 12-5什么是后张法？答：后张法是先浇筑构件混凝土待混凝土结硬后再张拉预应力钢筋并锚固的方法。 13.3何谓预应力损失？何谓张拉控制应力？张拉控制应力的高低对构件有何影响？ 答：预应力损失：预应力钢筋的预应力随着张拉、锚固过程和时间推移而降低的现象 张拉控制应力：指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积所求得的钢筋应力值。影响：张拉控制应力能够提高构建的抗裂性、减少钢筋用量。过高使钢筋在张拉或施工过程中被拉断、应力松弛损失增大、构件出现纵向裂缝也降低了构件的
平板天线论文.
机电于车辆工程学院课程考核论文 课程名称：微波技术与天线 题目：平板缝隙天线的原理及设计 专业：电子信息工程 班级：09级2班 姓名： 学号： 任课教师： 2012年5月8日
摘要：新型平板缝隙天线因其高增益、体积小巧而备受关注，其应用也越来越广泛，从民用的卫星接收器到军事上的相控雷达，都有其身影。本文论述了新型平板缝隙天线的原理，对其进行详细分析，计算了天线的回波损耗和方向图，结合理论分析给出了新型平板缝隙天线的设计方法，经过实际实物验证具有较高的吻合度，可为平板缝隙天线的设计工作提供一定的参考。 关键字：平板缝隙天线、高增益天线、方向图 目录 前言 第1章绪论 1.1 研究背景及意义 1.2 天线技术指标 1.3 平板缝隙天线技术关键 第2章缝隙天线的理论分析 2.1 理想缝隙天线 2.2 有限大理想导体面缝隙天线 2.3 缝隙式平板天线的原理 2.3.1 平板缝隙天线的结构 2.3.2 平板天线的辐射机理 第3章平板缝隙天线的仿真设计 3.1 Ansoft HFSS软件简介 3.2 创建平板缝隙天线模型 3.3 仿真结果 结束语 参考文献
前言 平板天线是近30年来发展起来的一种新型天线，同常规的微波天线相比，平板天线具有一些优点。因而，在大约从100MHz到50GHz的宽频带上获得了大量的应用。与通常的微波天线相比，平板天线的一些主要优点是：重量轻、体积小、剖面薄的平面结构，可以做成共形天线；制造成本低，易于大量生产；可以做得很薄，因此，不扰动装载的宇宙飞船的空气动力学性能；无需作大的变动，天线就能很容易地装在导弹、火箭和卫星上；天线的散射截面较小；稍稍改变馈电位置就可以获得线极化和圆极化（左旋和右旋）；比较容易制成双频率工作的天线；不需要背腔；平板天线适合于组合式设计（固体器件，如振荡器、放大器、可变衰减器、开关、调制器、混频器、移相器等可以直接加到天线基片上）；馈线和匹配网络可以和天线结构同时制作。 按结构可以把平板天线分为两大类，一种是平板贴片天线，另一种是平板缝隙天线。按工作原理分类，无论那一种天线都可分成谐振型(驻波型)和非揩振型(行波型)平板天线。前一类天线有特定的谐振尺寸，一般只能工作在谐振频率附近；而后一类天线无谐振尺寸的限制，它的末端要加匹配负载以保证传输行波。 第1章绪论 1.1 研究背景及意义 天线是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。 天线按工作性质可分为发射天线和接收天线。按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化特性。 缝隙天线最早是在1946年H．G．Booker提出的，同平板天线一样最初没有引起太多的注意。缝隙天线可以借助同轴电缆很方便地馈送能量，也可用波导馈电来实现朝向大平片单侧的辐射，还可以在波导壁上切割出 缝隙的阵列。缝隙开在导电平片上，称为平板缝隙天线；开在圆柱面上，称为开缝圆柱天线。开缝圆柱导体面是开缝导体片至开缝圆柱导体面的进化。波导缝阵天线由于其低损耗、高辐射效率和性能等一系列突出优点而得到广泛应用；而平板缝隙天线却因为损耗较大，功率容量低，导致发展较为缓慢。到1972年，Y．Yoshimura明确提出平板馈电缝隙天线的概念。 学者在平板缝隙天线的研究方面已经取得一些成就，显示其很多优点。如馈电网络和辐射单元相对分离，从而把馈线对天线辐射方向图的影响降到最小，对制造公差要求比贴片天线低，可用标准的光刻技术在敷铜电路板上进行生产，在
波导缝隙天线的EBG的应用
波导缝隙天线的EBG 的应用 张运启 栗 曦 杨 林 （西安电子科技大学天线与电磁散射研究所，西安，710071） 摘 要：研究一种新型的EBG 结构在波导缝隙天线中的应用。这种新型的EBG 具有可以有效抑制表面波的特性，提出了在阵面缝隙单元间加载EBG 周期单元结构的方案，抑制波导缝隙天线之间的互耦。通过与传统的波导缝隙天线进行比较得出加载新型EBG 结构的波导缝隙天线在互耦上有很大改善。 关键词:波导缝隙阵列天线；Electromagnetic band-gap(EBG)；互耦 The Waveguide Slot Array Antenna Above EBG Structure Zhang Yun-qi ， Li Xi ，Yang Lin (National Laboratory of Antenna and Microwave Technology,Xidian university,Xi’an shaanxi,710071 ，China) Abstract :The performance of the waveguide slot array antenna above the electromagnetic band-gap(EBG) structure is investigated.The kind of EBG is able to control the surface wave.The project of control the 21S between the waveguide solt antenna by loading the periodic unit of EBG between the units has been lodged.It is found that the 21S improved in the waveguide slot array antenna through comparison. Key words : waveguide solt array antenna; EBG; couple 引 言 波导缝隙天线具有口面场分布容易控制，没有能量漏失、天线口径效率高、性能稳定、结构简单紧凑、强度高、安装方便、抗风力强等优点，而且容易实现窄波束、赋形波束、低副瓣乃至超低副瓣，所以波导缝隙天线已经成为新型雷达中天线的优选形式，被广泛应用于雷达和通讯领域。但这种形式的天线由于有比较大的金属地平面，存在强烈的TM 表面波和空间波耦合，以及地面边缘的多径干扰，这些因素都将影响天线阵列的性能。 电磁带隙结构（EBG ）在电磁传输场和天线领域的应用研究越加广泛和深入，本文着重关注的Mushroom-like EBG 结构，具有有效的表面波抑制带隙和紧致的特征，这在通讯天线和阵列天线的应用中是非常重要的。 本文以此为切入点，将EBG 结构与金属波导缝隙阵列相结合，旨在利用EBG 结构对表面波的抑制特性，改善原天线的性能。 1 电磁带隙结构（EBG）单元 本文根据一种电磁带隙的快速分析方[2] 法进行建模仿真，电磁带隙（EBG ）结构单元如图 1 图1 电磁带隙结构单元 仿真计算上述二端口波导的传输系数21S 的幅度，如图2所示。可以看出在00F F ?+:有带隙。由于该波导由一对理想电壁和理想磁壁组成，是一个TEM 波导，因此不存在截止频率。 图2 电磁带隙结构单元的21S 2 传统的波导缝隙阵列天线 我们建立波导缝隙阵列天线进行仿真，分析
微带线天线研究..
微带天线研究 摘要 通信系统的发展带来了天线行业的勃勃生机，在众多的天线类型中微带天线已成为当前研究的前沿之一，很具有研究前景与实用意义。特别是微带缝隙天线，以其重量轻、剖面薄、平面结构且易与载体共形，馈电网络可与天线结构一起制成等优点已经引起天线工作者的广泛关注。本文简要介绍了微带天线和微带缝隙天线的分类、分析方法、主要参数，然后提出了一种三角形缝隙微带天线。在介质基板的一面一个三角形缝隙，另一面采用一个等腰三角形微带线进行馈电。通过仿真给出了天线的s参数，VSWR和方向图。 关键词：天线参数，微带天线，微带缝隙天线，三角形缝隙微带天线设计
目录 一、绪论 (3) 1.1 简介 (3) 1.2 微带天线的发展 (3) 1.3 微带天线的特点 (3) 二、微带天线基本知识 (4) 2.1 微带天线的辐射机理 (4) 2.2微带天线的分析方法 (4) 2.3微带天线的主要电参数 (5) 2.3.1 输入导纳 (5) 2.3.2 辐射电阻和品质因数 (5) 2.3.3 带宽 (6) 2.3.4 方向性系数、增益和天线效率 (6) 2.3.5 方向图 (7) 2.4 激励方法 (7) 2.4.1 微带馈电 (7) 2.4.2 同轴线馈电 (8) 三、微带缝隙天线 (8) 3.1 矩形缝隙天线 (9) 3.1.1 输入阻抗 (9) 3.1.2 方向图 (11) 3.2 环形缝隙天线 (11) 3.3 锥形缝隙天线天线 (12) 四、三角缝隙宽缝微带天线 (13) 4.1 天线设计与性能 (13) 4.2 软件仿真 (14) 参考文献 (15)
一、绪论 1.1简介 微带天线（microstrip antenna）是在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。微带天线分2 种：①贴片形状是一细长带条，则为微带振子天线。②贴片是一个面积单元时，则为微带天线。如果把接地板刻出缝隙，而在介质基片的另一面印制出微带线时，缝隙馈电，则构成微带缝隙天线。 1.2 微带天线的发展 微带天线的概念早在1953年就由Deschamps提出，但是并未引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究，从70年代起，由于微波集成技术的发展以及各种低耗介质材料的出现，微带天线的制作得到了工艺保证。微带天线随着应用领域的快速扩展而开始被广泛的研究和使用。1970年出现了第一批实用的微带天线。这以后微带天线的研究有了迅猛的发展。新形式和新性能的微带天线不断涌现，其中，许多学者和工程师对微带天线的双频、多频操作进行了大量的研究应用。早期发展的结构为堆叠式与共平面式的结构，之后随着频率比、极化要求以及整体天线体积上的要求，并配合不同的馈入方式而有各种不同设计结构出现。例如有使用多个寄生元件或两个独立辐射元件的结构，有利用单一馈源或同时使用两个独立馈源在不同位置的设计，也有利用植入电抗性负载的设计，这些电抗性负载广义而言包括短路同轴微带，嵌入的微带线，短路棒、变容二极管、槽孔等等。在解决微带天线窄频带特性的问题上，各种设计不断推陈出新，所利用的方法也不断被开发并互相结合。例如有使用低介电常数的厚介质基底的设计，植入贴片电阻等损耗性元件的设计，植入集成式电抗性负载的设计，在馈入端设计匹配网络、堆叠结构的设计，寄生元件的设计，植入槽孔以及利用槽孔耦合馈电的方式等等。 但是上述方法也存在不足，有时会影响天线其它性能指标。例如，使用短路探针加载，在缩减天线尺寸的同时，对带来一些缺点，一方面使阻抗匹配依赖于短路探针的位置及其馈电点的距离，给制造公差提出了苛刻的要求，另一方面是带宽缩减，如若使用电抗性元件加载同样会造成带宽缩减，如若使用电阻性器件，虽然有助于展开频带，但是电阻性元件对能量的消耗将降低天线的效率。因此，如何在实现小型化微带天线多频段、宽频带工作性能的同时，兼顾其它天线性能指标，如效率、增益、极化等，已经逐渐成为微带天线研究的热点和难点。 1.3 微带天线的特点 微带天线一般应用在1GHZ---50GHZ，特殊的微带天线也可用在几十兆赫。它的特点主要有： （1）体积小，重量轻，低剖面，能与载体共型，除了在馈电点处要开出引线孔外，不破坏载体的机械结构，不影响载体的空气动力学性能。 （2）天线的散射截面较小；不需要背腔。 （3）电性能多样化。不同设计的微带元，其最大辐射方向可以从边射到端射范围内调整；可以工作在双频或多频；稍稍改变亏点位置就可以得到线极化和圆极化。 （4）能和有源器件，电路集成为统一的组件，适合组合式设计；利于大规模生产，降低了成本。 （5）频带较窄；增益低。 （6）有损耗，因此效率较低。 （7）端射性能差；可能存在表面波。 （8）单个微带天线的效率容量较低。
波导平板裂缝天线阵的设计
波导平板裂缝天线阵的设计 金剑,万笑梅,汪伟,金谋平 (中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230031) 摘 要:利用商业软件HFSS的S参数仿真结果,采用等效网络法对矩形波导宽边纵缝进行互耦环境下的导纳计算;并利用天线远场幅度、相位方向图仿真结果,采用口径场反演方法,对阵中辐射缝参数进行修正。通过设计实例,验证了该方法非常适合于平板裂缝天线阵的设计,有效地提高了设计效率。 关键词:波导;缝隙天线阵;天线阵设计;有源导纳 中图分类号:TN823+.24;TN957.2 文献标识码:A 文章编号:167222337(2007)0320232204 Design of Planar Waveguide Slotted Antenna Arrays J IN Jian,WAN Xiao2mei,WAN G Wei,J IN Mou2ping (N o.38Research I nstit ute of C E T C,Hef ei230031,Chi na) Abstract: The active admittance of a rectangular waveguide longitudinal slot is determined using the S parameter simulation results of commercial software HFSS and the equivalent network method in that the internal and external mutual couplings are taken into account.The aperture distribution is determined using re2deducing method and antenna simulative amplitude/phase patterns obtained by software HFSS,and the radiating slot dimensions are modified,thus good radiation patterns are https://www.docsj.com/doc/511918709.html,ing the proposed meth2 od,planar waveguide slotted arrays can be designed easily and economically. K ey w ords: waveguide;slotted antenna array;antenna array design;active admittance 1 引言 波导平板裂缝天线具有效率高、体积小、重量轻、结构紧凑,易获得高增益、低副瓣等特点,在雷达和微波通信系统中获得了广泛的应用。对于平板缝隙阵,互耦影响较大,故计算辐射缝隙电导时必须考虑内部互耦和外部互耦。 在实际天线设计中,确定波导缝隙有源导纳的方法主要有两种,即实验测量和理论计算[124]。前者是先加工相同偏置、相同缝长的一组小阵,再测量其S参数来求缝的导纳。该方法加工测试量很大、周期长并且成本高;后者一般采用Elliott提出的有源导纳设计方法进行数值计算或采用等效磁流片法分析,采用矩量法求解。该方法考虑互耦的计算比较繁复。商业软件的迅速发展,使通过仿真精确计算辐射缝隙自导纳和有源导纳成为可能[526]。另外,由于辐射缝隙受馈电缝、短路板的影响[7],以及边缘辐射缝的影响,导纳将发生改变,造成口径场的幅相分布恶化,进而影响天线的辐射性能。 本文给出一种利用H FSS仿真结合传输矩阵法确定波导缝隙有源导纳值,并通过仿真的远场幅度相位方向图数据反演天线的口径场,在此基础上对辐射缝进行修正。该方法的使用,可实现平板裂缝天线阵的设计一次成功,极大地提高了设计效率。 2 导纳的计算 小阵由若干根线源组成,每根线源上有N个相同偏置、相同缝长的纵缝,如图1所示。这样求得的缝电导既考虑了内部互耦,又考虑了外部互耦,并且缝的长度可以方便地进行调节,省去了实验件的加工。小阵规模的选取原则是算出的导纳误差满足设计需要。采用Ansoft HFSS等商业软 第3期2007年6月 雷达科学与技术 R a d a r S c i e nc e a nd Te c hnology Vol.5No.3 J une2007 收稿日期:2006207216;修回日期:2006209222基金项目:国防预研项目
波导缝隙天线的设计和仿真
波导缝隙天线的设计和仿真 波导馈电的缝隙阵天线自第二次世界大战以后有很大发展。它广泛用于各种领域： 1、地面、舰载、机载雷达 2、导航雷达 3、气象雷达 4、雷达信标天线LL ……………………………… 特别最近十几年，随着对雷达抗干扰要求的提高、脉冲多普勒可视雷达的发展，要求天线应具有低副瓣或极低副瓣的性能，使波导缝隙天线成为此项要求的优选形式。同时随着各种计算机辅助技术的发展，如数控机床的使用，天线的整体焊接技术等，为波导缝隙天线的使用创造了基础。 波导缝隙构成的阵列主要有两种形式，即波导宽边开缝和波导窄边开缝，我们本次主要向大家介绍的是波导宽边开缝而构成的波导缝隙天线阵的设计与仿真。 波导宽边纵缝阵列天线不但具有口面效率高、副瓣电平低等优良的电气性能，而且还有厚度小、重量轻、结构紧凑、强度高、安装方便、抗风力强、功率容量大等特点，从而在机载火控雷达、导弹巡航等方面有着其它天线无法替代的优势。下面是几个波导宽边缝隙构成的阵列在实际中的应用实例。
主要讨论的内容： 1.波导缝隙天线的设计基础理论 2.波导缝隙行波线阵天线的设计和仿真 3.波导缝隙驻波线、面阵天线的设计和仿真 4.波导缝隙天线的Ansoft HFSS的实例设计和仿真（一）波导缝隙阵天线设计的基础理论 本章中您主要的目标是： 1.熟悉波导缝隙天线的基本概念。 2.了解波导缝隙的基本等效电路。 3.理解波导缝隙天线的基本电参数和缝隙阵列的构成。 4.知道波导缝隙天线的基本设计过程。
把一根波导放在自由空间，在波导输入端输入信号，波导终端接匹配负载。如果在波导宽边或窄边上切割一个窄的缝隙，此缝隙切断波导壁上的传导电流，在缝隙上将产生电场，且对波导内壁电流产生扰动，并从波导内耦合部分电磁能量向自由空间辐射。随着缝隙切割在波导壁的位置不同，形成不同的缝隙形式。
基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计
课程设计说明书 题目：基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计 学院（系）： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：
基于ADS的微带缝隙天线的仿真设计 摘要：通信系统的发展带来了天线行业的勃勃生机，在众多的天线类型中微带天线已成为当前研究的前沿之一，具有广阔的前景与实用意义。特别是微带缝隙天线，以其重量轻、剖面薄、平面结构且易与载体共形，馈电网络可与天线结构一起制成等优点已经引起天线工作者的广泛关注。本文就设计一个中心频率工作为880MHz，相对带宽为B=5％，介质板厚度h=1.6mm，损耗角正切tanδ=0.0018，介电常数为Er=2.3的微带缝隙天线展开研究以及仿真和优化。 关键词：ADS；微带缝隙天线；仿真设计； Design of microstrip slot antenna based on ADS simulation Abstract: Communication system development has brought the antenna the vitality of the industry, in many types of antenna microstrip antenna has become one of the forefront of current research, has broad prospects and practical significance. Microstrip slot antenna, in particular, with its light weight, thin section, flat structure and easy with conformal carrier, feeding the advantages of network can be made with the antenna structure has caused extensive concern of antenna workers. In this paper, the design of a work center frequency is 880 MHZ, relative bandwidth is B = 5%, medium plate thickness h = 1.6 mm, loss tangent tan delta = 0.0018, the dielectric constant of Er = 2.3 microstrip slot antenna study and simulation and optimization. Key words: ADS; Microstrip slot antenna. The simulation design; 学习目的
裂缝波导管通信技术浅析-NB技术
什么是波导？ 波导（WAVEGUIDE），用来定向引导电磁波的结构。在电磁学和通信工程中，波导这个词可以指在它的端点间传递电磁波的任何线性结构。但最初和最常见的意思是指用来传输无线电波的空心金属管。这种波导主要用作微波频率的传输线，在微波炉、雷达、通讯卫星和微波无线电链路设备中用来将微波发送器和接收机与它们的天线连接起来。 常见的波导结构主要有平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导、 圆波导、微带线、平板介质光波导和光纤。从引导电磁波的角度看，它们都可分为内部区域和外部区域，电磁波被限制在内部区域传播（要求在波导横截面内满足横向谐振原理）。 1893年J.J.汤姆森第一个提出波导的概念。1894年O.J.洛奇第一个用实 验证明了波导。1897年罗德?瑞利第一个完成了在空心金属圆柱形波导中传播模式的数学分析。(McLachan, 1947.) 通常，波导专指各种形状的空心金属波导管和表面波波导，前者将被传输 的电磁波完全限制在金属管内，又称封闭波导；后者将引导的电磁波约束在波导结构的周围，又称开波导。 介质波导采用固体介质杆而不是空心管。光导纤维是在光频率工作下的介 质波导。微带、共面波导、带状线或同轴电缆等传输线也可以认为是波导。 在波导通信用于实践方面，与之配套的无线设备必须做专门的设计和配套，对于高带宽、高清视频、高可靠性波导管“三高”应用场合，最典型的就是iMAX-8000W系列波导管专用移动通信系统。 波导管的通信原理 波导管用来传送超高频电磁波，通过它脉冲信号可以以极小的损耗被传送到目的地，是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子；波导管内径的大小因所传输信号的波长而异；多用于厘米波及毫米波的无线电通讯、雷达、导航等无线电领域。目前常见的有矩形波导管，圆形波导管，半圆形波导管，ku 波导管，雷达波导管和光线波导管。
实验八 波导缝隙阵天线的设计与仿真
实验八波导缝隙阵天线的设计与仿真 一、实验目的 1.设计一个波导缝隙阵天线 2.查看并分析波导缝隙阵天线的 二、实验设备 装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台 三、实验原理 波导缝隙阵具有口面效率高、副瓣电平低等优良的性能。这里考虑宽边纵向谐振式驻波阵列，每个缝隙相距0.5λg ，距离波导宽边中心有一定偏移。Stevenson 给出宽边上纵向并联缝隙的电导为 ()a x g g π21sin = ()()g g b a g λλπλλ2cos 09.221= 其中，x 为待求的偏移，a 为波导内壁宽边长度，λg 为波导波长。在具体的设计中，可以利用HFSS 的优化功能来确定缝隙的谐振长度。首先确定在谐振缝隙设计中存在的几个变量，主要有缝隙偏移波导中心线的距离Offset ，缝隙的长度L ，缝隙的宽度W 等。一般可根据实际的加工确定出缝隙的宽度W ，应用HFSS 的优化功能得出缝隙的偏移量Offset 和缝隙长度Length 。如图1所示，在波端口的Y 矩阵参数可以等效于距检测端口的1/2个波导波长的缝隙中心的Y 矩阵参数，根据波导缝隙的基本设计理论，在谐振时缝隙的等效阻抗或导纳为实数。因此，当缝隙谐振时有Im(Y)=0。 单缝谐振长度优化示意图如下： 设计一个由20个缝隙组成的缝隙阵，采用Chebyshev 电流分布，前10个缝的电平分布如下： n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a n 0.33 0.29 0.39 0.5 0.62 0.73 0.83 0.91 0.97 1.0 根据电平分布进行归一化：∑==101212n n a K 短 路 波端口g λ41g λ2 1L
一种波导窄边裂缝天线缝隙倾角的改进方法
第３３卷第１期２０１８年２月 电波科学学报 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＲＡＤｌ０ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖ０１．３３，ＮＯ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１８ 邵特，房少军，傅世强，等．一种波导窄边裂缝天线缝隙倾角的改进方法［Ｊ］．电波科学学报，２０１７．３３（１）：２１—２６．ＤＯＩ：１０．１３４４３／ｊ．ｃｊｏｒｓ．２０１５０９２９０１ ＳＨＡＯＴ，ＦＡＮＧＳＪ，ＦＵＳＱ，ｅｔａ１．Ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｏｆｓｌｏｔｉｎｃｌｉｎｅａｎｇｌｅｏｆｗａｖｅｇｕｉｄｅｎａｒｒｏｗｗａｌｌｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅｊｏｕｒｎａｌｏｆｒａｄｉｏｓｃｉｅｎｃｅ，２０１７，３３（１）：２１—２６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．ＤＯＩ：１０．１３４４３／ｊ．ｃｊｏｒｓ．２０１５０９２９０１ 一种波导窄边裂缝天线缝隙倾角的改进方法 邵特房少军傅世强王钟葆 （大连海事大学信息科学技术学院，大连１１６０２６） 摘要为减小波导窄边裂缝天线缝隙闽互耦对天线性能的影响，实现低副瓣的设计，提出了一种倾角波动分布的设计方法．天线电流分布选用泰勒分布，利用ＨＦＳＳ软件确定缝隙倾角初值，在此基础上得到波动分布的倾斜角度，并通过遗传算法对缝隙倾角进行优化．使用Ｍａｔｌａｂ与ＨＦＳＳ软件联合仿真，省略了建模、设置参数等大量操作，提高了设计效率．基于此，设计了一款长度为１．２ｍ的Ｘ波段波导窄边裂缝天线，仿真发现副瓣电平比传统设计方法低２．１７ｄＢ，加工了天线实物并进行了测试，天线实测增益和副瓣电平分别为２０．９ｄＢｉ和一２８．７ｄＢ，验证了方法的有效性． 关键词互耦；倾角波动分布；遗传算法；联合仿真 中图分类号ＴＮ８２３．２４文献标志码Ａ文章编号１００５—０３８８（２０１８）０１—００２１－０６ＤｏＩ１０．１３４４３／ｊ．ｃｊｏｒｓ．２０１５０９２９０１ Ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｏｆｓｌｏｔｉｎｃｌｉｎｅａｎｇｌｅｏｆｗａｖｅｇｕｉｄｅｎａｒｒｏｗｗａｌｌ ｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａ ＳＨＡＯＴｅＦＡＮＧＳｈａｏｊａｎＦＵＳｈｉｑｉａｎｇＷＡＮＧＺｈｏｎｇｂａｏ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＤａｌｉａｎＬｉａｏｎｉｎｇ１１６０２６，Ｃｈｉｎａ） ＡｂｓｔｒａｃｔＴｏｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｕｔｕａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｌｏｔｓｏｆｗａｖｅｇｕｉｄｅｎａｒｒｏｗｗａｌｌｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｌｏｗｓｉｄｅｌｏｂｅｌｅｖｅｌ，ａｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｗａｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎ—ｃｌｉｎｅｄａｎｇｌｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅＴａｙｌｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａ，ｔｈｅｉｎ—ｉｔｉａｌｉｎｃｌｉｎｅｄａｎｇｌｅｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅＨＦＳＳ，ｂａｓｅｄｏｎｗｈｉｃｈｔｈｅｗａｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｃｌｉｎｅｄａｎｇｌｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｎｃｌｉｎｅｄａｎｇｌｅｓａｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＴｈｅＣＯ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＭａｔｌａｂａｎｄＨＦＳＳｉｓａｄｏｐｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｏｍｉｔｓａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｏｆｃｒｅａｔｉｎｇｍｏｄｅｌｓａｎｄｓｅｔｔｉｎｇｕｐｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｕｓｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇｉｓｃｌｅａｒｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｍｅｔｈｏｄ，ａ１．２ｍｅｔｅｒｓｌｏｎｇｗａｖｅｇｕｉｄｅｎａｒｒｏｗｗａｌｌｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａｏｐｅｒａｔｉｎｇａｔＸｂａｎｄｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｓｉｄｅｌｏｂｅｌｅｖｅｌｉｓ２．１７ｄＢｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｎｔｅｎｎａｉｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄａｎｄｔｅｓｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｅｄｇａｉｎａｎｄｓｉｄｅｌｏｂｅｌｅｖｅｌｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａａｒｅ２０．９ｄＢｉａｎｄ一２８．７ｄＢｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｗｈｉｃｈｉＳｖｅｒｉｆｉｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓｍｕｔｕａｌｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｗａｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｎｃｌｉｎｅｄａｎｇｌｅｓ；ｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ＣＯ—ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１５－０９—２９ 资助项目：国家自然科学基金（Ｎｏ．６１４０１０５６，Ｎｏ．６１５７１０７５）；辽宁省博士启动基金（Ｎｏ．２０１４１１０３）；中央高校基本科研业务费专项资金（Ｎｏ．３１３２０１５２１２） 联系人：房少军Ｅ—ｍａｉｌ：ｆａｎｇｓｈｊ＠ｄｌｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 万方数据
结构设计原理课后习题答案
结构设计原理课后习题答案 1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？ 混凝土梁的受拉能力很弱，当荷载超过c f 时，混凝土受拉区退出工作，受拉 区钢筋承担全部荷载，直到达到钢筋的屈服强度。因此，钢筋混凝土梁的承载能 力比素混凝土梁提高很多。 2解释名词： 混凝土立方体抗压强度：以边长为150mm 的混凝土立方体为标准试件，在规定温 度和湿度下养护28天，依照标准制作方法，标准试验方法测得的抗压强度值。 混凝土轴心抗压强度：采用150*150*300的混凝土立方体为标准试件，在规定温 度和湿度下养护28天，依照标准制作方法和试验方法测得的混凝土抗压强度值。 混凝土抗拉强度：采用100*100*150的棱柱体作为标准试件，可在两端预埋钢筋， 当试件在没有钢筋的中部截面拉断时，此时的平均拉应力即为混凝土抗拉强度。 混凝土劈裂抗拉强度：采用150mm 立方体试件进行劈裂抗拉强度试验，按照规定的试验方法操作，按照下式计算A F A F 673.02f ts ==π 3 混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点？影响混凝土轴心受压应力—应 变曲线有哪几个因素？ 完整的混凝土轴心受压的应力-应变曲线由上升段OC ，下降段CD,收敛段DE 组成。 0~0.3fc 时呈直线；0.3~0.8fc 曲线偏离直线。0.8fc 之后，塑性变形显著 增大，曲线斜率急速减小，fc 点时趋近于零，之后曲线下降较陡。D 点之后，曲 线趋于平缓。 因素：混凝土强度，应变速率，测试技术和试验条件。 4 什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？ 在荷载的长期作用下，混凝土的变形随时间增长，即在应力不变的情况下， 混凝土应变随时间不停地增长。这种现象称为混凝土的徐变。 主要影响因素：混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小，加载时龄期，混 凝土结构组成和配合比，养生及使用条件下的温度和湿度。 5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形，两者有和不同之处？ 徐变变形是在长期荷载作用下变形随时间增长，收缩变形是混凝土在凝结和 硬化的物理化学反应中体积随时间减小的现象，是一种不受外力的自由变形。 6 普通热轧钢筋的拉伸应力-应变关系曲线有什么特点？《公路桥规》规定使用 的普通热轧钢筋有哪些强度级别？强度等级代号分别是什么？ 答：屈服钢筋从试验加载到拉断共四个阶段：弹性阶段，屈服阶段，强化阶 段，破坏阶段 按屈服强度分为：235MPa ，300MPa ，335MPa ，400MPa ，500MPa 代号：HPB235(R235),HRB335，HRB400，RRB400(KL400) 7 什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度？为保证钢筋和混凝土之间有 足够的粘结力要采取哪些措施？ （1）由于变形差（滑移）沿混凝土与钢筋接触面上产生的剪应力称为粘结应力。 （2）在拔出试验失效时的最大平均应力作为粘结强度。dl πτF = （3）主要措施：提高混凝土强度，调整钢筋布置位置，调整钢筋间距，增加保 护层厚度，使用带肋钢筋。
波导缝隙天线的设计仿真方案详细教程
波导缝隙天线的设计仿真方案详细教程 1. 引言波导缝隙阵列天线口径幅度易于控制，具有辐射效率高，方向性强，结构紧凑等特点，而且容易实现低副瓣乃至极低副瓣，因此在雷达和通信领域有着广泛的应用。高频仿真软件HFSS在电磁仿真领域有着广泛的应用，有着高仿真精度、高稳定性的特点。使用HFSS 的3D建模功能，可以很容易解决简单的模型创建问题，但是对于复杂天线结构模型的建立，没有特别有效的方法，使得建模过程十分繁琐耗时，而且容易出错。利用HFSS 提供的VBScript脚本功能，可以对软件进行二次开发，以VBScript作为接口，利用Matlab调用HFSS协同建模仿真，可以简化模型建立的操作，节约设计时间。本文提出了一套波导缝隙天线的快速建模方法，设计了一个波导宽边裂缝阵列天线。并以此波导缝隙天线为例，应用Matlab协同HFSS建立模型仿真，对仿真结果进行了分析。 2.基本理论波导缝隙天线是在波导宽壁或窄壁上开缝的天线，波导中传输的电磁波可以通过缝隙向外界进行辐射。 通常有宽边偏置缝、宽边倾斜缝、窄边倾斜缝隙这几种开缝形式。根据波导终端的形式不同，波导缝隙阵天线可以分为行波阵和驻波阵。行波阵的波导终端接吸收负载，单元间距稍大或稍小于g /2 ，驻波阵在距离终端g /4 处接短路滑块，单元间距均为g /2 ，本文设计的就是一个波导驻波阵天线。 2.1 波导缝隙天线理论分析 波导上的辐射缝隙向外界辐射能量，引起波导负载的变化，应用传输线理论分析波导的工作状态比较方便，将相应的缝隙等效成与传输线串联的阻抗或并联的导纳，再建立对应的等效电路模型，进而可以求出各个缝隙的等效阻抗或导纳。Stevenson 等效电路法，就是根据传输线理论和波导模的格林函数导出矩形波导缝隙的计算公式。图1所示为波导宽边纵向偏置缝隙及其等效电路。 归一化等效谐振电导为：
波导缝隙天线的设计仿真
龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/511918709.html, 波导缝隙天线的设计仿真 作者：蒋德富刘健 来源：《现代电子技术》2013年第20期 摘要：电磁仿真软件HFSS以其高精度，高可靠性在电磁仿真设计中得到了广泛的应用。但对于复杂天线的模型，其没有很好的方法简化建模操作，需要花费大量的设计时间。将HFSS提供的VBScript脚本语言功能作为接口，利用Matlab调用控制HFSS，从而协同HFSS 建立模型，达到快速建模的目的。提出了一套波导缝隙阵天线的设计方法，设计一个波导缝隙阵天线，运用Matlab协同HFSS建立天线模型，并进行仿真分析。结果验证了天线设计方法的准确性，以及运用Matlab调用HFSS建模的可行性。 关键词： HFSS； Matlab；波导缝隙天线；协同仿真 中图分类号： TN823.24?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013） 20?0014?03 波导缝隙阵列天线口径幅度易于控制，具有辐射效率高，方向性强，结构紧凑等特点，而且容易实现低副瓣乃至极低副瓣，因此在雷达和通信领域有着广泛的应用。高频仿真软件HFSS在电磁仿真领域有着广泛的应用，有着高仿真精度、高稳定性的特点。使用HFSS的3D 建模功能，可以很容易解决简单的模型创建问题，但是对于复杂天线结构模型的建立，没有特别有效的方法，使得建模过程十分繁琐耗时，而且容易出错。利用HFSS提供的VBScript脚本功能，可以对软件进行二次开发，以VBScript作为接口，利用Matlab调用HFSS协同建模仿真，可以简化模型建立的操作，节约设计时间。本文提出了一套波导缝隙天线的快速建模方法，设计了一个波导宽边裂缝阵列天线。并以此波导缝隙天线为例，应用Matlab协同HFSS建立模型仿真，对仿真结果进行了分析。 1 基本理论 波导缝隙天线是在波导宽壁或窄壁上开缝的天线，波导中传输的电磁波可以通过缝隙向外界进行辐射。通常有宽边偏置缝、宽边倾斜缝、窄边倾斜缝隙这几种开缝形式。根据波导终端的形式不同，波导缝隙阵天线可以分为行波阵和驻波阵。行波阵的波导终端接吸收负载，单元间距稍大或稍小于[λg2]，驻波阵在距离终端[λg4]处接短路滑块，单元间距均为[λg2]，本文设计的就是一个波导驻波阵天线。 1.1 波导缝隙天线理论分析 波导上的辐射缝隙向外界辐射能量，引起波导负载的变化，应用传输线理论分析波导的工作状态比较方便，将相应的缝隙等效成与传输线串联的阻抗或并联的导纳，再建立对应的等效电路模型，进而可以求出各个缝隙的等效阻抗或导纳。 Stevenson等效电路法，就是根据传输
波导裂缝天线单元的制造技术研究
波导裂缝天线单元的制造技术研究 江海东1,2 (1.南京航空航天大学,江苏南京210016; 2.华东电子工程研究所,安徽合肥230031) 摘要:波导的精度和裂缝的加工对天线单元的制造非常关键。从波导整形、裂缝加工等方面重点考虑,阐述了波导裂缝天线单元的制造技术。 关键词:波导裂缝;整形;温度补偿;检测 中图分类号:TN82文献标识码:A文章编号:1001-3474(2008)06-0361-04 A Research on M anufact uring Technology of t he Slotte d W aveguide Antenna Unit JI ANG Ha i-dong1,2 (1.N anji n g Universit y of A eronautics and A stronautics,Nanji n g210016,China; 2.East Chi n a R esearch Instit ut e of E lectronic Engineering,Hefe i230031,China) Abst ract:W avegu i d e prec ision and sl o t pr ocessi n g are very i m portant to the m anufact u ring of the an-tenna uni.t Th is paper describes so m e key m anufact u ring techno log ies of the sl o tted w avegu i d e antenna u-n i,t such as w avegu i d e shap i n g and slot processing. K ey w ords:S l o tted w avegu i d e;Shap i n g;T e m perat u re co m pensation;Detecti o n Docu m ent Code:A A rticle ID:1001-3474(2008)06-0361-04 雷达在第二次世界大战中得到迅速发展,为适应战争需要,交战各方研制出从米波到微波的各种雷达装备。天线是雷达不可或缺的重要组成部分,天线的出现要比雷达早约半世纪。根据目前雷达天线形状的不同,主要有反射面天线、平面阵列天线、喇叭天线三种形式。平面阵列天线能实现波束全空域快速扫描,具有多目标检测、跟踪、自适应、天线波束控制灵活等优点。1940年以来,矩形波导裂缝阵列天线已开始出现于地面和机载雷达系统中,由于波导裂缝阵列天线拥有结构紧凑、质量轻、成本低的优势,所以它获得了极为广泛的应用。 波导裂缝阵列天线是指在波导宽壁或窄壁上开有裂缝的天线。根据裂缝形式和位置的不同,常用的波导裂缝阵列天线单元有波导宽边偏置缝、波导宽边倾斜逢、波导窄边倾斜缝3种,如图1所示。 某雷达的平面阵列天线是由波导裂缝天线单元组成的天线阵面,采用窄边倾斜缝结构。该波导裂缝阵列由若干根矩形波导裂缝天线单元组成,如图2所示。整个波导阵列组成一个5m@2m的天线阵面,该天线阵面的均方根误差要求小于0.5mm,为保证天线阵面的平面度,必须控制天线单元安装背架和波导裂缝天线单元等相关制件的精度,波导裂缝天线单元的精度是天线加工中的关键技术 1结构特点分析 单个波导裂缝天线单元的波导选用B J32,其窄边上分布若干数量裂缝,其深度D?0.04mm,宽度B?0.03mm,波导管壁上的裂缝位置S?0.05mm,长度约5m,为保证天线阵面的平面度要求,波导直线度误差要求不大于0.3mm/5m,如图3所示。 其结构特点如下:(1)材料为铝合金;(2)空心 作者简介:江海东(1976-),男,主要从事雷达产品机械工艺设计及工艺总体研究工作。361 第29卷第6期2008年11月 电子工艺技术 E lectron ics P rocess T echno l ogy