簡論一種x波段波導(dǎo)縫隙天線的設(shè)計與仿真的論文

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1、簡論一種X波段波導(dǎo)縫隙天線的設(shè)計與仿真的論文　摘要:給出了波導(dǎo)縫隙天線設(shè)計步驟,設(shè)計一種x波段波導(dǎo)縫隙天線,計算了天線口徑、波導(dǎo)數(shù)量、縫隙的單元數(shù)量、寬度、位置等參數(shù),設(shè)計半高波導(dǎo)寬臂耦合諧振縫魔t和差器,在此基礎(chǔ)上完成了天線設(shè)計。仿真結(jié)果表明,當(dāng)中心頻率為12ghz時,和波束增益為28.9db,第一副瓣電平為-22.2db,所設(shè)計的天線形式可獲得較好的和、差波束方向圖、電壓駐波比和增益等參數(shù)?！　￡P(guān)鍵詞:波導(dǎo)縫隙天線;低副瓣;輻射縫隙;和差器　　　　　designandsimulationofberofet

2、ersofapertureincludingnumber,couplingresonantaperturemagictparatorulationresultsindicatethatgainofthesumbeamis28.9dbandthefirstsidelobeis-22.2dbat12ghz.theantennacanattaingoodparameterssuchassumandsubtractpattern,voltagestand　　波導(dǎo)縫隙天線在設(shè)計方面具有較大的靈活性,可調(diào)整和優(yōu)化的參數(shù)多

3、,較易實現(xiàn)高效率、超低副瓣和高增益,還具有承受功率高,結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,得到了廣泛的研究和應(yīng)用[1-2]?！　〔▽?dǎo)縫隙平板陣列天線主要由輻射陣面、饋電波導(dǎo)及和差器等三部分組成,本文對此分別進行了闡述,計算了天線口徑相關(guān)參數(shù),設(shè)計了和差器和饋電網(wǎng)絡(luò),并對設(shè)計結(jié)果進行了仿真計算?！　?天線輻射陣面設(shè)計　　1.1天線口徑相關(guān)參數(shù)計算　　首先根據(jù)天線的波束寬度和副瓣電平要求計算口徑尺寸d,然后把d代入增益g公式,看是否滿足增益要求;最后根據(jù)增益和波束寬度,對天線口徑進行修正,使其同時符合兩者要求[3-4]?！　蚊}沖天

4、線的口徑一般分成四個象限,每個象限構(gòu)成一個獨立的子陣,每個子陣是90°的扇形,無法實現(xiàn)理想的泰勒分布,因此設(shè)計時要留出適當(dāng)?shù)挠嗔?。最大副瓣電平為r0,天線主瓣峰值電平與最大副瓣電平的電壓比值為:　　η=10-r010　　(1)　　　　選擇泰勒圓口徑分布,波束寬度因子為:　　β0=(arcchη)2-arcchη22　　　　波束展寬因子不僅與副瓣電平有關(guān),而且與等副瓣電平的副瓣數(shù)n有關(guān)[1]:　　σ=μna2+(n-0.5)2　　式中:a=arcoshη/π;μn為第一類一階貝

5、塞爾函數(shù)的第n個根。天線的波束寬度為:　　2θ0.5=σβ0λd　　(4)　　　　陣面直徑確定后,根據(jù)波導(dǎo)尺寸計算陣面波導(dǎo)數(shù)。陣面圓心為扇面的公共點,波導(dǎo)的排列相對陣面中心對稱。半個陣面上平行放置的波導(dǎo)數(shù)為:　　n≤d2(a+2t)　　(5)　　式中:a為波導(dǎo)寬邊內(nèi)尺寸;t為波導(dǎo)壁厚。　　1.2陣面縫隙單元數(shù)計算　　對于圓形陣列天線,組成陣面的波導(dǎo)長度各不相同。進行陣面設(shè)計時,先對各根波導(dǎo)容許的極限長度做出計算,以考慮每根波導(dǎo)上縫隙的數(shù)量。從中心算起,每根波導(dǎo)的極限長度為:　　li=r2-[i(a+

6、2t)]2　　(6)　　式中:li代表由中心算起第i根波導(dǎo)的長度,i=1,2,…,r為陣面半徑。　　輻射縫隙開在波導(dǎo)寬壁上,為縱向并聯(lián)縫隙。為保證諧振條件,各縫隙應(yīng)同相,這要求交叉位于波導(dǎo)中心線兩側(cè)的相鄰縫隙間距d=λg/2,λg為波導(dǎo)波長?！　〔捎弥C振縫隙陣,第一條和最末一條縫隙在距中心為λg/4處短路。長度為li的波導(dǎo),縫隙數(shù)為:　　ni≤2(li-2t)λg　　(7)　　1.3輻射陣面設(shè)計　　子陣面輻射中心選在離陣面中心為(0.3～0.4)r的范圍內(nèi),接近45°角斜方向上的那個縫隙位置。輻射

7、中心的縫隙場強是子陣面中最強的。計算場分布時,將輻射中心位置定為坐標(biāo)原點?！　∽雨嚨妮椛渲行亩樵c,距原點最遠的縫的距離為半徑aa,根據(jù)場強分布曲線,求出每條縫隙對應(yīng)的場強值,確定其偏離波導(dǎo)中心線的位置。圓口徑泰勒場分布[2]:　　f(p)=∑n-1m=0fmj0(μmp)[j0(μmπ)]2,p=πρaa　　(8)　　式中:　　f(m)=1,m=0　　-j0(μmπ)∏n-1n=11-μmzn2∏n-1n=1(n≠m)1-μmμn2,1≤m≤n-1;　　μm為j1(πx)的第m個根;z

8、n=±σ[a2+(n-05)2]1/2?！∫坏╆嚸娴目趶綀龇植记€確定,陣面上各縫隙的電導(dǎo)值也就確定了。平板縫隙陣主要通過控制陣面上各縫隙的電導(dǎo)值來實現(xiàn)對陣面場分布特性的控制?！　?.4輻射縫隙參數(shù)確定　　為使每根輻射波導(dǎo)與自由空間良好匹配,應(yīng)使∑nj=1gij=c。其中,gij表示第i根波導(dǎo)上第j條縫隙的電導(dǎo)值?？筛鶕?jù)對陣面上各縫隙所要求的場強值求其歸一化電導(dǎo)值:　　gij=