【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用的縫隙天線(xiàn)是開(kāi)在傳輸TE10模的矩形波導(dǎo)壁上的半波諧振縫隙。如果所開(kāi)縫隙截?cái)嗖▽?dǎo)內(nèi)壁表面電流線(xiàn)，則表面電流一部分繞過(guò)縫隙，另一部分以位移電流的形式沿原來(lái)方向流過(guò)縫隙，以維持總電流連續(xù)，因此縫被激勵(lì)。原理：無(wú)限大和無(wú)限薄的理想導(dǎo)電平面上的縫隙稱(chēng)為理想縫隙。理想縫隙上的電場(chǎng)與縫隙的長(zhǎng)邊垂直，其振幅在縫隙的兩端下降為零。這一電場(chǎng)分布與具有相同尺寸的導(dǎo)體振子（稱(chēng)為互補(bǔ)振子）上的磁場(chǎng)分布(即電流分布)完全一樣。根據(jù)電磁場(chǎng)的對(duì)偶性可知，理想縫隙所輻射的電磁場(chǎng)與互補(bǔ)振子產(chǎn)生的電磁場(chǎng)具有相同的結(jié)構(gòu)，只是振子的電場(chǎng)矢量對(duì)應(yīng)于縫隙的磁場(chǎng)矢量，振子的磁場(chǎng)矢量對(duì)應(yīng)于縫隙的電場(chǎng)矢量而已。因此?？p隙在yz平面內(nèi)的方向圖為8字形,而在xy平面內(nèi)的方向圖為圓形。理想縫隙的輸入阻抗與互補(bǔ)振子的輸入阻抗之積為z0/4，z0為周?chē)劫|(zhì)的波阻抗。對(duì)于有限導(dǎo)體平面或曲面上的實(shí)際縫隙，只要導(dǎo)體面尺寸比波長(zhǎng)大得多，特別是縫隙窄邊方向的尺寸較大，曲率較小，則其基本特性便近似于理想縫隙。分類(lèi)：利用多個(gè)縫隙可構(gòu)成縫隙陣?？p隙陣有兩類(lèi)：諧振陣和非諧振陣。諧振陣中各縫隙是同相激勵(lì)的；非諧振陣中各縫隙有一定相位差，因而其最大輻射方向不是在陣的法線(xiàn)方向，而是與法線(xiàn)成一角度。非諧振陣的優(yōu)點(diǎn)是頻帶較寬?？p隙天線(xiàn)一般用于微波波段的雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗和通信等設(shè)備中，并因能制成共形結(jié)構(gòu)而特別適宜于用在高速飛行器上。中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星就使用了縫隙天線(xiàn)。60年代以來(lái)，波導(dǎo)縫隙陣天線(xiàn)（包括形成相位掃描或頻率掃描的面陣），因易于控制各縫隙的激勵(lì)以得到特定的口徑場(chǎng)分布，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，已獲得迅速的發(fā)展和應(yīng)用。超低副瓣天線(xiàn)（副瓣電平低于－40分貝）就是在60年代后期用波導(dǎo)縫隙陣首先實(shí)現(xiàn)的。七、超寬帶超寬帶的定義：規(guī)定天線(xiàn)的輻射功率從峰值下降到10dB相對(duì)帶寬超過(guò)20%（相對(duì)帶寬的計(jì)算公式為bw=2fHfLfH+fL）。后來(lái)FCC又將此帶寬值修改為500MHz。超寬帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)要求：(a)阻抗要求天線(xiàn)輸入阻抗必須具有超寬帶特性，即在工作信號(hào)的主要頻帶上保持阻抗的一致性，才可以保證信號(hào)能量有效地輻射出去，不引起信號(hào)特性的改變或降低。同時(shí)，必須觖天線(xiàn)終端不連續(xù)性引起的振鈴現(xiàn)象（超寬帶槽天線(xiàn)的過(guò)孔不連續(xù)性），要求天線(xiàn)特性阻抗沿天線(xiàn)縱向連續(xù)變化過(guò)渡，其上的電流為行波分布，所以，大多數(shù)起寬帶天線(xiàn)常常作阻抗加載處理，因而天線(xiàn)效率降低。(b)相位中心要求天線(xiàn)的相位中心具有超寬帶不變特性，即天線(xiàn)的相位中心在工作信號(hào)能量分布的主要頻帶上保持一致。對(duì)于脈沖輻血壓場(chǎng)的空間分布，不僅有幅度的要求，而且要求在空間一定的區(qū)域內(nèi)脈沖輻射場(chǎng)的波形不發(fā)生嚴(yán)重畸變。傳統(tǒng)意義上的寬帶天線(xiàn)，如對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)、螺旋天線(xiàn)等輻射場(chǎng)的幅度空間分布滿(mǎn)足寬帶要求，但是輻射場(chǎng)的相位空間分布不滿(mǎn)足寬帶要求，即其相位中心在該頻段內(nèi)變化較大，所以不能作為超寬帶信號(hào)的輻射器應(yīng)用。(c)最大輻射方向要求為了保證超寬帶信號(hào)的保真性，天線(xiàn)的最大輻射方向不能變化，否則波形保真不能滿(mǎn)足。(d)天線(xiàn)增益要求當(dāng)天線(xiàn)收發(fā)雙工時(shí)，收發(fā)天線(xiàn)的合成傳輸函數(shù)應(yīng)當(dāng)保持常數(shù)，這樣要求天線(xiàn)增益G(w)正比于w，或者表示為G(l)=G0l即在工作頻帶內(nèi)，天線(xiàn)增益應(yīng)與頻率成正比或與波長(zhǎng)成反比。八、開(kāi)路線(xiàn)/短路線(xiàn)技術(shù)傳輸線(xiàn)中的開(kāi)路、短路距負(fù)載z向負(fù)載方向看去的傳輸線(xiàn)上的阻抗為： Zi(z)=Z0Rr+jZ01tanbli01rZ+jRtanbli(a)終端短路負(fù)載阻抗ZL=0,Г=1時(shí)，距負(fù)載Z處向負(fù)載方向看去，傳輸線(xiàn)上的電壓、電流及阻抗的分布為： U(Z)=j2Ulsinβz I(Z)=2Ul/Z0cosβz Z(Z)=jZ0tanβz 其中，Ul為終端入射波電壓，Z0為傳輸線(xiàn)的特性阻抗。上式表明：（1）在終端短路的無(wú)耗線(xiàn)上，對(duì)于任意指定的時(shí)刻（或沿線(xiàn)均為零值的時(shí)刻除外），沿線(xiàn)電壓和電流分布的空間相位相差90176。，即電流的有效值最大而電壓恒為零，稱(chēng)為電流的波腹和電壓的波節(jié)。任意一處的輸入阻抗都是純電抗性的，意味著通過(guò)線(xiàn)上任意一處傳輸?shù)钠骄β识嫉扔诹?，這是傳輸線(xiàn)的損耗性質(zhì)以及終端沒(méi)有消耗功率的負(fù)載的必然結(jié)果.（2）當(dāng)z=(2n+1)λ/4，（n=0,1,2…）時(shí)，電壓振幅恒為最大值，即|U|max=2|Ui|,而電流振幅恒為零，即|I|min=0,這些點(diǎn)稱(chēng)之為電壓的波腹點(diǎn)和電流的波節(jié)點(diǎn)。當(dāng)z=nλ/2,（n=0,1,2…）時(shí)，電流振幅恒為最大值，即|I|max=2Ii,而電壓振幅恒為零，即|U|min=0,這些稱(chēng)之為電流的波腹點(diǎn)和電壓的波節(jié)點(diǎn)。波腹點(diǎn)和波節(jié)點(diǎn)相差λ/4。（3）傳輸線(xiàn)終端短路時(shí)，輸入阻抗為Zin(z)=jZ0tanβz=jZ0tan(2πz/λ)=jXin 當(dāng)工作頻率固定時(shí)Zin(z)為純電抗，在00呈感性，短路線(xiàn)等效為一電感；在λ/4終端短路傳輸線(xiàn)上的阻抗分布(b)終端開(kāi)路終端開(kāi)路時(shí)終端電流入射波與反射波等幅反相；電壓入射波與反射波等幅同相。電壓反射系數(shù)Г=1。此時(shí)，電壓波腹點(diǎn)為短路時(shí)的波節(jié)點(diǎn)，波節(jié)點(diǎn)為短路時(shí)的波腹點(diǎn)。輸入阻抗： Z(Z)=jZ0cotβz微帶開(kāi)路線(xiàn)饋電的傳輸線(xiàn)模型在參考文獻(xiàn)中提到，使用微帶開(kāi)路線(xiàn)饋電可以起到擴(kuò)展阻抗帶寬的作用。使用微帶線(xiàn)饋電的傳輸線(xiàn)模型如下：饋源的一端串聯(lián)長(zhǎng)度為L(zhǎng)s的開(kāi)路線(xiàn)，另一端通過(guò)長(zhǎng)度為L(zhǎng)i的傳輸線(xiàn)連接天線(xiàn)，可以看出兩部分傳輸線(xiàn)相互串聯(lián)。因此，饋端的輸入阻抗為： Zin=Zin1(Li)+Zin2(Ls)其中，Zin(Li)為輻射天線(xiàn)的輸入阻抗，Zin2(Ls)為開(kāi)路線(xiàn)的輸入阻抗。天線(xiàn)的輸入阻抗可以表示為： Zin1(li)=Z01Rr+jZ01tanbliZ01+jRrtanbli其中，Z01為輻射貼片面的特性阻抗，Rr為天線(xiàn)的輻射電阻。開(kāi)路線(xiàn)的輸入阻抗可以表示為： Zin2(Ls)=jZ02/tanβLs 其中，Z02為開(kāi)路線(xiàn)的特性阻抗。開(kāi)路線(xiàn)的輸入阻抗只存在虛部，為余弦函數(shù)，輸入阻抗在∞到+∞之間變化。因此，調(diào)節(jié)它的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)饋端輸入阻抗虛部的匹配。九、HFSS、CST Ansoft HFSS概述基于有限元方法（FEM）的分析微波工程問(wèn)題的三維電磁仿真軟件，可以對(duì)任意的三維模型進(jìn)行全波分析求解。HFSS提供了簡(jiǎn)潔直觀的用戶(hù)設(shè)計(jì)界面、精確自適應(yīng)的場(chǎng)解器、擁有空前電性能分析能力的功能強(qiáng)大后處理器，能計(jì)算任意形狀三維無(wú)源結(jié)構(gòu)的S參數(shù)和全波電磁場(chǎng)。HFSS軟件擁有強(qiáng)大的天線(xiàn)設(shè)計(jì)功能，它可以計(jì)算天線(xiàn)參量，如增益、方向性、遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖剖面、遠(yuǎn)場(chǎng)3D圖和3dB帶寬；繪制極化特性，包括球形場(chǎng)分量、圓極化場(chǎng)分量、Ludwig第三定義場(chǎng)分量和軸比。使用HFSS，可以計(jì)算：基本電磁場(chǎng)數(shù)值解和開(kāi)邊界問(wèn)題，近遠(yuǎn)場(chǎng)輻射問(wèn)題；端口特征阻抗和傳輸常數(shù)；S參數(shù)和相應(yīng)端口阻抗的歸一化S參數(shù)；結(jié)構(gòu)的本征模或諧振解；射頻和微波部件、天線(xiàn)和天線(xiàn)陣及天線(xiàn)罩；高速互連結(jié)構(gòu)；電真空器件。而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer構(gòu)成的Ansoft高頻解決方案，是目前唯一以物理原型為基礎(chǔ)的高頻設(shè)計(jì)解決方案，提供了從系統(tǒng)到電路直至部件級(jí)的快速而精確的設(shè)計(jì)手段，覆蓋了高頻設(shè)計(jì)的所有環(huán)節(jié)。Ansoft HFSS的應(yīng)用領(lǐng)域（天線(xiàn)方面）：貼片天線(xiàn)、喇叭天線(xiàn)、螺旋天線(xiàn)