【正文】 現(xiàn)狀 ........................................................................... 1 單端饋電雷達裂縫天線的問題 .......................................................................... 2 脈沖寬度與天線長度 ................................................................................... 2 天線效率 ....................................................................................................... 2 HFSS 仿真軟件的介紹 ....................................................................................... 2 的特點和應(yīng)用領(lǐng)域 .............................................................................. 2 HFSS 與其它軟件的協(xié)同作用 ..................................................................... 3 軟件的計算原理 .................................................................................. 3 論文的主要內(nèi)容 .................................................................................................. 4 第 2 章理論基礎(chǔ) ............................................................................................................ 5 陣列天線的基本理論知識 .................................................................................. 5 電磁波的干涉和疊加原理 ........................................................................... 5 方向圖乘積定理 ........................................................................................... 7 對偶原理 ............................................................................................................. 9 電偶極子與磁偶極子的對偶 ....................................................................... 9 電流元和磁流元的對偶性 ......................................................................... 10 對偶原理的建立 ......................................................................................... 11 縫隙天線的輻射機理 ........................................................................................ 12 理想縫隙天線的輻射機理 ......................................................................... 12 波導(dǎo)縫隙的阻抗特性 ................................................................................. 13 波導(dǎo)縫隙天線的開縫機理 ......................................................................... 14 波導(dǎo)縫隙天線陣及其特點 ................................................................................ 15 本章小結(jié) ............................................................................................................ 16 第 3 章裂縫陣列天線的設(shè)計 ...................................................................................... 17 具體設(shè)計方案 .................................................................................................... 17 IV 波導(dǎo)縫隙陣列天線的總體設(shè)計思路 ......................................................... 17 單個縫隙的波導(dǎo)縫隙陣列天線的設(shè)計與仿真 ......................................... 19 20 縫波導(dǎo)縫隙陣列天線的設(shè)計與仿真 ................................................. 21 仿真結(jié)果與分析 ................................................................................................ 23 結(jié) 論 ............................................................................................................................ 24 參 考 文 獻 ................................................................................................................ 25 致 謝 ...................................................................................................................... 26 船舶雷達裂縫天線的設(shè)計 1 船舶雷達裂縫天線的設(shè)計 第 1 章 緒論 課題研究的背景及意 義 隨著中國綜合國力和國際地位的日益提升，海洋領(lǐng)土逐步受到國人的重視，中國對發(fā)展藍海海軍的建設(shè)目標(biāo)已經(jīng)提上日程，船舶雷達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。 Waston 首先 對波導(dǎo)裂縫和波導(dǎo)裂縫天線開展了 研究和設(shè)計的嘗試工作。 船舶雷達裂縫天線的設(shè)計 2 脈沖寬度與天線長度 雷達發(fā)射脈沖寬度 ? 限制著裂縫天線長度的增加。 的特點和應(yīng)用領(lǐng)域 HFSS 是利用我們所熟悉的 Windows 圖形用戶界面的一款高性能的全波電磁場（ EM） 段任意 3D 無源器件的模擬仿真軟件。此外 CAD 模型有時會出現(xiàn)微小的斷差和坐標(biāo)誤差。 （ 4） 由得到的反射量和傳輸量計算廣義 S 矩陣。在許多場合，由單個天線（或稱為單個輻射器）就可以 很好地完成發(fā)射和接收電磁能量的任務(wù)，如常用的各種線天線、面天線、反射面天線等，其本身就可以獨立工作，但這些天線形式一旦選定，其輻射特性便是相對固定，如波瓣指向、波束寬度、增益等，這就造成在某些特殊應(yīng)用場合，如雷達天 線的一般要求較強的方向性、較高的增益、很窄的波束寬度、波束可以實現(xiàn)電掃描及其他一些特殊指標(biāo)，單個天線往往不能道道預(yù)定的要求，這時就需要多個天線聯(lián)合起來工作，共同實現(xiàn)一個預(yù)定的指標(biāo)。”聲波的疊加也是如此，聲波的疊加會產(chǎn)生聲音的加強和減弱、復(fù)合的聲調(diào)和拍頻。 39。觀察式 （ ）和式 （ ） 可見，線電流和面電流形成的輻射場具有積分的表達形式，實際上是無窮多個部分求和疊加的結(jié)果，這就是干涉與疊加原理在電磁波輻射問題上的體現(xiàn)。 ”符號。 這樣，有 ?? ?? ??, , ,eF F S? ? ? ? ? ?? （ ） 若單元因子和陣因子均采用歸一化形式，則上式又可寫為 ?? ?? ??, , ,ef f s? ? ? ? ? ?? （ ） 可見陣列天線的方向圖因子等于單元因子與陣因子的乘積，這一定理即是方向圖乘積定理。設(shè)自由空間中半徑為 a 的小電流環(huán)上的電流為 I， 環(huán)面正方向向上沿 z 軸正方向，電流 I 的正方向與 z 成右手螺旋關(guān)系，則在磁偶極子周圍rl 區(qū)域內(nèi)任何觀察點 ),( ??r 處，磁感應(yīng)強度矢量為： )s in?cos2?(4 30???? ?eerpH rm ??? （ ） 式中 Iapm 20??? 是磁偶極矩的量值，磁偶極矩的方向為 z 軸 方向。理想縫隙受到激勵時，由于縫很窄，縫隙上只存在與寬邊垂直的切向電場， 其振幅在縫隙的兩端下降為零。由于理想縫隙和帶狀振子的電磁場方程和邊界條件存在對偶關(guān)系，所以將對偶量互換，即可以由已知的帶狀振子天線電磁場 dE? ， dH? 得出理想縫隙天線的電磁場 sE? ， sH? 。有限尺寸平板對 H 面方向性圖影響不大，但對 E 面方向圖存在明顯影響。在縫的長度適當(dāng)（略短于 2? ）時發(fā)生諧振，電納等于零而變成純電導(dǎo)。 表面電流在波導(dǎo)壁上的大小是隨位置而變的。 船舶雷達裂縫天線的設(shè)計 15 波導(dǎo)縫隙天線陣 及其特點 單個縫隙的方向性比較弱，要求強方向性時可采用波導(dǎo)縫隙天線陣。 波導(dǎo)縫隙陣以各縫隙間距是否等于 2g? 為根據(jù)而分兩類。當(dāng)工作頻率改變時，間距不再等于 2g? ，不能保持各縫隙同相激勵，引起主瓣方向改變，并且天線的匹配也將急劇變差。 船舶雷達裂縫天線的設(shè)計 17 第 3 章裂縫陣列天線的設(shè)計 具體設(shè)計方案 波導(dǎo)縫隙陣列天線的總體設(shè)計思路 本次設(shè)計選取了矩形 寬邊開縱縫波導(dǎo)縫隙天線陣進行研究，模型的建立是通過專業(yè)高頻仿真軟件 HFSS