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波導(dǎo)縫隙天線
閱讀�8277�(shí)間:2011-01-10 11:36:43

  波導(dǎo)縫隙天線自上世紀(jì)中葉以來(lái)有了很大的發(fā)�,廣泛用于地靀艦�、機(jī)�、導(dǎo)航等各�(gè)�(lǐng)域。由于縫隙陣列天線對(duì)天線口徑面內(nèi)的幅度分布容易控�,口徑面利用率高,體積小,易于實(shí)�(xiàn)低或極低副瓣等特�(diǎn),因而使其獲得廣泛使用。在波導(dǎo)縫隙天線的研究方�,許多學(xué)者對(duì)縫隙天線理論和實(shí)�(yàn)�(jìn)行了大量基礎(chǔ)性的研究工作,因而波�(dǎo)縫隙天線的理論越�(lái)越成�。本文所�(shè)�(jì)的就是基于車(chē)載雷�(dá)系統(tǒng)�(yīng)用的一種小型波�(dǎo)縫隙天線。該天線要求在水平面�(nèi)具有寬波束的特點(diǎn),能夠覆蓋比較寬的范圍,從而更有效地提高車(chē)輛的�(zhàn)�(chǎng)生存能力。天線需要滿足的性能指標(biāo)如下:a.增益:大�11dB;b.3dB波束寬度:E面為20°,H面為110°;c.副瓣電平:小�-13dB;d.駐波比:小于2�

串聯(lián)縫隙�

  由波�(dǎo)�(nèi)的場(chǎng)分布情況可知:當(dāng)波導(dǎo)寬邊中心�(kāi)斜縫�(shí),窄縫在縱向不切割電流線;在縫的橫向由于對(duì)電場(chǎng)的擾�(dòng),使得總電場(chǎng)在縫的兩�(cè)�(fā)生跳變,即電壓跳�,故相當(dāng)于在傳輸線上串聯(lián)了一�(gè)阻抗。對(duì)中心饋電的諧振線陣模型來(lái)�(shuō),假�(shè)波導(dǎo)壁上�(kāi)有Ⅳ爪斜�,縫與縫中心間距λg/2,為取得同相激�(lì),相鄰縫交叉傾斜放置,波�(dǎo)末端短路板距終端縫隙λg/2,以使縫隙中心處于電壓或電流值位�.

天線性能

  �(yīng)用以上所�(jì)算出�(lái)的結(jié)果來(lái)�(jìn)行天線的�(shè)�(jì),還必須考慮縫隙間的互耦問(wèn)�;若不考慮互�,將使天線口徑面的幅度分布和相位分布變壞,同�(shí)也將惡化天線的輸入端匹配。近年來(lái)隨著�(jì)算機(jī)輔助技�(shù)的飛速發(fā)�,在�(shè)�(jì)比較小的縫隙陣列�(shí),通過(guò)仿真得到近場(chǎng)�(shù)�(jù)的近�(chǎng)診斷法越�(lái)越受到重�。在縫隙�(shù)�4的情況下,根�(jù)上面得出的參�(shù),結(jié)合CST軟件中參�(shù)掃描的功能,能夠快速地找到�(zhǔn)確的電參�(shù),大大提高了�(shè)�(jì)的效率�

  串聯(lián)縫隙與縱向縫隙相�,由于其角度偏轉(zhuǎn)的原因,其交叉極化輻射要比縱向縫隙高,這會(huì)帶來(lái)副瓣電平的升高和增益的降低,仿真�(jié)果也證實(shí)了這一�(diǎn),而這是我�?cè)谠O(shè)�(jì)中所不希望看到的,需要采取措施抑制交叉極化輻�。在本設(shè)�(jì)�,采用在每�(gè)縫隙上方加一�(gè)小波�(dǎo)口的辦法,小波導(dǎo)的傳播方向垂直于縫隙所在的平面。在不增加其傳播方向�(zhǎng)度的情況�,通過(guò)控制小波�(dǎo)的寬邊尺寸,使其截止波長(zhǎng)小于縫隙在交叉極化方向上傳播模的截止波長(zhǎng),來(lái)抑制交叉極化電平。為�(jìn)一步降低交叉極化電平,同時(shí)也對(duì)主瓣波形�(jìn)行調(diào)整,參照仿真�(jié)�,可在小波導(dǎo)口中間插入金屬片�(lái)�(jìn)一步減小其寬邊尺寸,仿真結(jié)果表�,該方法能有效地降低交叉極化所帶來(lái)的影響�

仿真�(jié)�

  仿真中將縫長(zhǎng)l和傾角β設(shè)置成變量,l的初始值取λ/2,利用CST的參�(shù)掃描功能,對(duì)縫隙�(zhǎng)度和傾角�(jìn)行掃�。通過(guò)�(shè)置合理的步長(zhǎng),能夠加快掃描�(jìn)�,減少計(jì)算時(shí)間。由于本�(shè)�(jì)采用的是同軸線中心饋�,需要考慮阻抗匹配的問(wèn)題,否則�(huì)在與波導(dǎo)的連接處產(chǎn)生反�,影響天線的性能。根�(jù)λ/4阻抗變換的原�,在仿真中通過(guò)改變同軸線內(nèi)�(dǎo)體探針的�(zhǎng)度來(lái)�(jìn)行匹�,觀察端口模式當(dāng)同軸線輸入阻抗為50 Ω�(shí)即認(rèn)為達(dá)到了所需的效果,�(jīng)�(guò)仿真得到同軸線內(nèi)�(dǎo)體探針長(zhǎng)度為8.5mm�

�(jié)束語(yǔ)

  從應(yīng)用目�(biāo)的實(shí)際情況出�(fā),利用波�(dǎo)寬邊中心斜縫的形式設(shè)�(jì)了一款小型四元線陣天�,通過(guò)仿真分析,其各項(xiàng)性能參數(shù)都達(dá)到了�(guī)定的指標(biāo)要求。并且由于體積小、穩(wěn)定性好、能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需�,在�(shí)際制作由于加工工藝等方面的原因會(huì)造成一定的誤差,需要嚴(yán)格控制加工誤��

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