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《應(yīng)用ansoft ensemble設(shè)計賦形波束》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、-44-Ansoft2004年用戶通訊應(yīng)用AnsoftEnsemble設(shè)計賦形波束微帶天線陣列的研究肖疆朱敏慧范景云（中國科學(xué)院電子學(xué)研究所，北京100080）摘要:本文設(shè)計了適合某工程需要的賦形波束微帶天線陣列，首先利用天線陣列綜合理論分別對天線的兩個主平面進行理論綜合，接著借助于ANSOFT公司的Ensemble電磁仿真軟件，對陣列進行了仿真.仿真結(jié)果與預(yù)計要求的指標(biāo)一致性較好，滿足了實際工程的要求。關(guān)鍵詞：微帶天線、陣列技術(shù)、AnsoftEnsemble、仿真Abstract:Amicrostripantennaarraywithshapedbeampatternwasdesign
2、edinthepaper.Firsttheexcitingcoefficientwasgottenthroughthearraysynthesistechnologyofthetwoprincipleplanesoftheradiationpattern,thentheantennawassimulatedusingthemicrowavesoftware(Ensemble).Thetworesultswasagreedwellandmeettheneedoftheprojectofengineering.Keyword:Microstripantenna、arraytechnology
3、、AnsoftEnsemble、simulated一.概述微帶天線單元及其陣列以其重量輕，體積小，價格便宜易于制造特別是易于共形和微帶電路集成等優(yōu)點，所以從一提出得到的很高的重視。在全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositionSystem)，輕便雷達系統(tǒng)，移動通訊等中經(jīng)常選用的一種天線形式是微帶天線，可用充分體現(xiàn)微帶天線的優(yōu)點。微帶天線單元可以很好的實現(xiàn)激勵幅度和相位調(diào)節(jié)，并且改變單元的間距也可以實現(xiàn)相位差別，有很大的自由度，適合我們的工程需要。本文先利用天線陣列理論綜合技術(shù)，設(shè)計出適合某工程需要的賦形波束方向圖的微帶天線陣列，總共有140（5×28）個單元組成，接著利用Ansoft
4、的Ensemble電磁仿真軟件（Ensemble運用矩量法(MOM)對電磁場進行全波建模分析），微帶天線陣列分別進行了建模和仿真實現(xiàn)。仿真結(jié)果與預(yù)計要求的指標(biāo)一致性較好，可以滿足實際工程的要求。二.陣列綜合過程天線的綜合就是在給定要求的天線輻射方向圖或方向性參數(shù)時，設(shè)計天線或陣列單元數(shù)目，單元之間的距離，單元的電流的振幅和相位分布以及單元形式特性。根據(jù)工程需要，天線陣列的方向圖在距離向要求賦形波束，方位向方向圖為筆形，而且波束寬度必須滿足分辨率要求。這樣我們可以分別對兩個面進行綜合。2.1賦形平面的綜合（Woodward-Lawson離散直線陣綜合理論）Woodward-Lawson綜合
5、法是通過給定方向圖適當(dāng)?shù)倪x用一些抽樣點，設(shè)法使這綜合的方向圖在這些抽樣點上與給定的方向圖完全一致，對于抽樣點以外的方向圖形狀不作要求。這種方法最常用的。這里通過Woodward-Lawson綜合法找出陣列激勵幅度和相位的初始值，然后利用優(yōu)化理論進行進一步的優(yōu)化，得到更好的激勵。設(shè)直線陣中第m個抽樣電流為Im對應(yīng)的位置為Zi其這樣電流表達式為I(z)=Ime?jkZicosθmmiN其中Im是第m個抽樣電流的幅度，N是天線單元數(shù)目，θm是抽樣點。這樣可以得到整個天線陣列的電流分布，設(shè)第i個單元的激勵電流為Ii，所以抽樣線源產(chǎn)生的方向圖為：MMIm?jkZicosθIi=∑Im(zi)=∑e
6、m=?Mm=?MNPartnersInDesignAnsoft2004年用戶通訊-45-Nsin[kd(cosθ?cosθ)]2mS(θ)=ImmNkd(cosθ?cosθ)m2其中d單元間距，根據(jù)上式，抽樣方向的最大值等于抽樣電流Im，最大方向出現(xiàn)在θ=θ處，這樣可以得到整個陣列的m方向圖，直接各個抽樣方向圖之和就是，即NMMsin[kd(cosθ?cosθm)]2S(θ)=∑∑Sm(θ)=ImNm=?_Mm=Mkd(cosθ?cosθ)m2顯然，抽樣方向圖的最大值取決于抽樣電流的振幅Im,最大方向取決于抽樣點的位置θ。如果適當(dāng)?shù)倪x擇抽樣點θ，mm使第m個抽樣點的方向圖在θ=θ時為最大
7、值，并且等于給定方向圖f(θ)在該方向的的函數(shù)值f(θ)，即令mmS(θ)=I=f(θ)mmm而其余所有抽樣方向圖在該方向均為零，則合成方向圖在各抽樣點上都與給定方向圖完全一致。在抽樣點θ，第m個抽樣函數(shù)為最大值，其余各抽樣函數(shù)為零，或者說，除第m個抽樣點外，所有抽樣函數(shù)的抽樣點（最m大值點）θ(i≠m)應(yīng)該處于第m個函數(shù)的零點，第m個抽樣函數(shù)的第K個零點出現(xiàn)在cosθ?cosθ=kλ/L，不失一般性，mkm設(shè)第零個抽樣函數(shù)的最大點
