【正文】 隙均切割表面電流，因而將向外部空間輻射能量，對這些縫隙的個數(shù)、位置、尺寸、排列進行精心選擇，就能產(chǎn)生各種實用的天線。Hefei University 畢業(yè)論文（設(shè)計）BACHELOR DISSERTATION論文題目：__________波導(dǎo)縫隙陣仿真設(shè)計____ ____學(xué)位類別： 工學(xué)學(xué)士 學(xué)科專業(yè)：________________ 通信工程 波導(dǎo)縫隙陣仿真設(shè)計中文摘要縫隙天線是由金屬面上的縫隙構(gòu)成的天線。經(jīng)常使用的縫隙有開在波導(dǎo)窄邊的傾斜縫隙，開在波導(dǎo)寬邊的縱向縫隙、橫向縫隙以及開在波導(dǎo)寬邊中心線上到傾斜縫隙，它們既可以是諧振式的，也可以是非諧振式的。滿足波導(dǎo)縫隙陣天線使用場合的低副瓣要求。 scattering coefficient。最近十幾年，隨著導(dǎo)彈、火箭、飛機等各種高速飛行器的發(fā)展，飛行器天線的研究受到了前所未有的重視，同時也對天線系統(tǒng)提出了更高的要求。圖 1 E3A“望樓”預(yù)警機及采用的AN/APY1型S波段脈沖多普勒雷達 圖 2 單根及平板波導(dǎo)縫隙天線波導(dǎo)上的縫隙隨著其切割位置的不同構(gòu)成了不同形式的縫隙，上圖2為幾種單根及平板波導(dǎo)縫隙天線。由于計算機技術(shù)的發(fā)展和天線加工工藝的提高，以及對雷達抗干擾要求的提高和脈沖多普勒雷達技術(shù)發(fā)展帶來的需求刺激，在上個世紀(jì)70年代到90年代初期，波導(dǎo)裂縫陣列天線理論研究和工程設(shè)計技術(shù)得到了較快的發(fā)展，有些國家在設(shè)計方法和生產(chǎn)工藝方面都達到了相當(dāng)成熟的階段。國外在40年代末期就開始了波導(dǎo)裂縫天線的研究，首先開展了對波導(dǎo)裂縫的研究和設(shè)計波導(dǎo)裂縫天線的嘗試工作。計算機提供的計算速度和存儲容量使得很多復(fù)雜的電磁場問題可以計算出精確的結(jié)果，這也使得平板裂縫天線理論研究和工程設(shè)計技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。EUiott等的卓越貢獻，使得平板裂縫天線的理論研究和工程設(shè)計達到了較為成熟的階段，他建立的理論為當(dāng)今波導(dǎo)裂縫陣列天線設(shè)計方法的主流[2]。 第二章 波導(dǎo)縫隙陣天線概述在導(dǎo)體面上切一開口，即縫隙，饋電后形成輻射，稱為縫隙天線，也稱為開槽天線。天線是無線電通信、廣播、導(dǎo)航、雷達、測控、微波遙感、射電天文及電子對抗等各種無線電系統(tǒng)必不可少的設(shè)備之一。天線的主要功能首先是能量轉(zhuǎn)換：將發(fā)射機經(jīng)傳輸線的射頻導(dǎo)波能量變換成無線電波能量向空間輻射（發(fā)射天線），或反之（接收天線）。第三個功能是：輻射或接收指定的極化波，即天線能形成所需的極化。隨著人們的需求，導(dǎo)致了形形色色、性能萬千的天線結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，本次設(shè)計主要研究為波導(dǎo)縫隙陣天線[4]。 波導(dǎo)縫隙構(gòu)成的天線陣列主要有兩種形式，即波導(dǎo)寬邊開縫而構(gòu)成的縫隙天線陣和波導(dǎo)窄邊開縫而構(gòu)成的縫隙天線陣。相鄰的縫隙之間的距離等于λg/2的稱為諧振縫隙陣。處于駐波電流零點的縫隙不會切斷電流，也就不會被波導(dǎo)激勵。饋電波導(dǎo)將能量耦合到耦合波導(dǎo)之中，耦合波導(dǎo)通過禍合裂縫將能量按要求耦合到輻射波導(dǎo)，輻射波導(dǎo)中的輻射裂縫再將能量按口徑分布的幅度、相位要求輻射出去。通過控制裂縫的長度、偏移來調(diào)整每個裂縫的歸一化導(dǎo)納值，從而得到所要求的天線性能。為此，常在波導(dǎo)末端填充大介電常數(shù)介質(zhì)以減小波導(dǎo)波長λg從而滿足尺寸要求。耦合波導(dǎo)裝在輻射陣面的后面，并與輻射陣面正交，耦合波導(dǎo)激勵各個傾斜串聯(lián)裂縫，每個傾斜串聯(lián)裂縫的傾斜角決定了該裂縫的等效阻抗，從而確定每個輻射波導(dǎo)內(nèi)的功率電平。 饋電波導(dǎo)是耦合波導(dǎo)和饋電網(wǎng)絡(luò)的連接部分，在該部分要充分考慮到阻抗匹配的問題。而每個部分都有各自的設(shè)計難點。當(dāng)縫隙與電流線平行時，不能在縫隙區(qū)內(nèi)建立激勵電場，這樣的縫隙因得不到激勵，不具有輻射能力，因而被稱為非輻射縫隙。下面簡單舉例介紹三種波導(dǎo)縫隙的歸一化等效電導(dǎo)或電阻 寬邊縱向半波諧振縫隙（圖5）諧振縫隙如果波導(dǎo)縫隙采用了諧振長度，它們的輸入電抗或輸入電納為零，即等效串聯(lián)阻抗或并聯(lián)導(dǎo)納中只含有實部，不含有虛部。 典型波導(dǎo)縫隙陣天線介紹波導(dǎo)縫隙天線陣一般由許多開在矩形波導(dǎo)壁上的半波縫隙組成。圖 9 縱向諧振縫隙陣一 縱向諧振縫隙陣二（圖10）圖中對應(yīng)的螺釘需要交替地分布在中心線兩側(cè)。 圖 11 匹配偏斜縫隙陣 縫隙陣列天線參數(shù)確定[11]縫隙寬度的確定是根據(jù)絕緣強度來確定的。根據(jù)波導(dǎo)縫隙陣列的設(shè)計理論，縫隙的偏移量對縫隙的諧振長度存在較大的影響，目前在理論上還沒有十分明確的理論公式對這一影響進行分析，通常是采用實際工程中的經(jīng)驗值作為縫隙的諧振長度。一般取Length=，在諧振時，縫隙的等效阻抗或?qū)Ъ{為實數(shù)。同時為了保證上式中sinΦ必須滿足以下條件： （210）則對d進行了進一步的限制（分兩種情況），當(dāng)縫隙位于波導(dǎo)中心的兩邊（即縫隙交替偏移出現(xiàn)）。在這種條件下，可由下列關(guān)系式求得電導(dǎo)：式中P（p）為縫隙單位長度所輻射的功率，它與該處的場分布幅度平方成正比，為波導(dǎo)的輸入功率，p為輻射縫隙中點的坐標(biāo)。易于學(xué)習(xí)，有仿真，可視化，立體建模，自動控制的功能，使3DEM問題能快速準(zhǔn)確的求解。這使你能解決任意的3D幾何問題，尤其是那些有復(fù)雜曲線和曲面的問題，當(dāng)然在局部會利用其他技術(shù)。在具體的設(shè)計中可以利用HFSS的優(yōu)化功能確定縫隙的諧振長度（圖13）。因此當(dāng)縫隙諧振時有Im(Y)=0。工作頻率為10GHz，工作波長λ=30mm，波導(dǎo)波長為λ=。選用WR90型波導(dǎo)，其具體指標(biāo)為：。圖14建立的Waveguide（2） 建立縫隙Slot（圖15）圖15完整的縫隙（3）創(chuàng)建Air（圖16）。建立縫隙天線模型（1）建立波導(dǎo)Waveguide（圖21）圖21 Waveguide（2）建立縫隙陣（圖22）圖22縫隙陣的完整模型（3）創(chuàng)建Air（4）設(shè)置邊界條件設(shè)置air為輻射邊界，在各個縫隙的上表面設(shè)置Perfect H邊界，注意設(shè)置兩邊界的順序，先設(shè)置輻射邊界，后設(shè)置Perfect H邊界。滿足波導(dǎo)縫隙陣天線使用場合的低副瓣要求。本文針對裂縫陣列的仿真和設(shè)計開展了以下工作；基本路線如下:根據(jù)給定的天線性能要求參數(shù)確定縫隙陣的形式、尺寸、縫隙數(shù)目。最后根據(jù)單元尺寸結(jié)合陣分布確定縫隙陣模型應(yīng)用HFSS進行整體仿真，依仿真結(jié)果，對模型進行優(yōu)化，得出實際物理尺寸。 在設(shè)計該課題之前，我重溫了天線的基本知識。另外，通過本次設(shè)計，我還掌握了一些HFSS軟件的基本知識，同時也讓我深刻體會到了這些軟件對我以后的學(xué)習(xí)及工作的重要性，今后一定要進一步學(xué)習(xí)這些軟件的知識，為以后的設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。感謝我的輔導(dǎo)員徐澤忠老師在我四年大學(xué)中對我的學(xué)習(xí)、做人和生活方面的關(guān)懷和細(xì)心教導(dǎo)，經(jīng)常提出好的建議和鼓勵，在此表示深深的謝意。 馬 躍 2013 年 5 月于合肥學(xué)院30