【正文】 運而生，再現今的微波工程設計中，EDA 軟件具有無法替代的地位和作用。然而，微波工程中的分析設計工作是非常復雜的，經典分析方法往往存在很多近似，無法得到精確的結果，這使得設計工作通常需要經過反復的設計、加工、調試過程才能得到令人滿意的結果。 Ansoft HFSS 高頻仿真軟件的介紹近年來，微波技術得到了廣泛的應用，其現代應用括無線通信系統、雷達系統、衛(wèi)星通信系統、射頻識別以及微波環(huán)境遙感系統。天線周期結構的行波相位與微帶傳輸線相位的比值近似為(S+T)/S，因此鏈形微帶行波天線的波束指向為 ()STgm?????cos適當選擇 S 和 T 波束指向可以從端射到邊射之間任意方向變化。環(huán)垂直于天線軸線的部分由于電流大小相等方向相反輻射?相互抵消，平行于天線軸線的部分產生輻射場。因而產生圓極化輻射；同理，當 H=2 /L=D=?/3 時可產生水平極化輻射；當 H＝L＝D＝ /4 時可產生垂直極化輻射。彎折輻射場的極化方向為對角線方向，如圖(b)所示。（a）壁壘線（城墻線、垛口線）圖 (a)為壁壘線的結構(b)為一個單元。微帶行波天線應是一個一邊傳輸一邊不斷向空間輻射電磁波的結構，而均勻微帶傳輸線是沒有輻射的，因此微帶行波天線一般為具有周期性不連續(xù)性或傳輸特殊模式的端接匹配負載的微帶傳輸線。三．微帶行波天線不論是微帶貼片、微帶振子還是微帶縫隙都具有諧振特性，除采取特殊措施外一般很難在寬頻帶工作。微帶縫隙天線的輻射是雙向的，如果要得到單向的輻射，可以在微帶導線一邊安放一塊平行于基片的平板反射器，縫與反射器距離為四分之一波長時可以獲得最佳匹配和最小副瓣。微帶線和縫的相對位置有三種形式：側饋、偏饋和中心饋電，如圖 (b)所示。當場點限制在振子表面時xGTxTx上式成為振子電流的積分方程，該方程可用求解線天線的矩量法程序求解。設微帶振子沿 x 方向放置，寬度忽略不計，因此只需考慮 x 方向的電流，電場的 x 方向分量為　　　　　　　　　　　?????LxdIGjE39。在亞毫米波段至遠紅外波段波段得到日益廣泛的應用。 其他形式的微帶天線一．微帶振子天線微帶振子天線可看成是矩形貼片天線一條邊的寬度趨于零形成的。為了得到單向輻射可以在離地板四分之一波長處放置一反射器。圖 37 所示的開在接地板上的微帶縫隙和微帶振子適當的組合也能產生圓極化波，微帶振子和微帶縫隙都為半波長，彼此相距四分之一波長，因此可以產生在空間和相位上都相互正正交的場。相移，而且由于匹配負載吸收了輸入端口及輻射元的反射，有利于改善輸入阻抗特性及終端反射所帶來的軸比惡化，圓極化帶寬可達 30%。雙點饋電網絡的另一種形式是采用如圖 (b)所示的 3dB 分支電橋。圖 (a)采用 T 型分支激勵正方形貼片中的TM10 模和 TM01 模，兩種模式的輻射場是正交的線極化波，90176。以上分析對其他形狀的貼片同樣適用。若ba???0,yxA=1，由（）式得　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　b1122????（）由（）式得 ，此時饋電點的軌跡就是矩形貼片的對角線，可在axy?0這種貼片的一角用微帶線饋電獲得圓極化特性。0?（）代入（）式可得 A 的方程　　　　　　 　　　　　　　　　　　012?????????baQA（）該方程的解為　　　　　　　baQbaA????????????????222,1 1（）空軍工程大學畢業(yè)論文（設計）15由上式解出 A，由（）式即可確定饋電點的位置，由（ ）可確定諧振頻率。 1010??由上式解出 39。110（）由（）及（）式得 　　　　　　　 （）QAkk239。0110??? 39。Qef2tan39。??（ ） 對于三者之間在 k 平面中應有圖 所示的關系，即 k 應位于以 為圓心，以左旋圓極化波，由（）式，???????0,21k應比 超前 ， （）式右邊取 。jk??（） ， rk?039。設??a??010k?　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 axbyA0cos??（）在 的條件下（）式可近似為10k?空軍工程大學畢業(yè)論文（設計）13 　　　　　　　　　 （???01）圓極化條件要求 比 超前或滯后 并且10k?012/?　　　　　　　　　　　　　 10kA??（）下面來求滿足上述條件的 A 值，即求激勵點的坐標 值。為了b01? j?實現相位上的正交并同時實現兩種模式簡并工作只能取 ， 。2/?以矩形微帶貼片天線為例介紹如何在貼片空腔中激勵出這兩種模式，設矩形貼片尺寸為 ab，TM 01 模和 TM10 模在 z 軸方向的輻射場為TM01 模：　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　rjkyearhCkjE00124?????（）TM10 模：　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　021400?????EebkrhCjrjx（）由上兩式可見 TM01 模和 TM10 模在邊射方向的場在空間是相互正交的，為使它們合成圓極化波，還應該滿足時間（相位）上正交和幅度相等的條件，即它們的比值應為 ：j?　　　　　　　　 （）jkaxbyaCbExy ????202210cos?式中 ， 。167。5．圓極化波入射到對稱目標（如平面，球面等）時，反射波變?yōu)榉葱虻?，即左旋波變右旋，右旋波變左旋。在通信和雷達的極化分集工作和電子對抗等應用中廣泛利用這個性質。這正是電子偵察和干擾等應用中普遍采用圓極化波工作的原因。作為特例，一個線極化波可分解為兩個旋向相反，振幅相等的圓極化波。由此，實現圓極化天線的基本原理就是：產生兩個空間上正交的線極化電場分量，并使二者振幅相等，振幅相差 。若瞬時電場矢量沿傳播方向按左手螺旋的方向旋轉，稱之為左旋圓極化波，沿其傳播方向按右手螺旋旋轉，稱之為右旋圓極化波。 圓極化天線的原理輻射或接受圓極化的天線稱為圓極化天線，圓極化波具有以下重要性質：1．圓極化是一個等輻的瞬時旋轉場。圖 　電磁耦合型饋電空軍工程大學畢業(yè)論文（設計）11167。調節(jié)縫隙的尺寸可以方便地控制饋線至貼片的耦合。三．電磁耦合型饋電電磁耦合型饋電是利用與貼片靠近但不相連的微帶傳輸線對貼片饋電，微帶線與貼片可以共面也可以不共面。同軸線饋電的優(yōu)點一是饋電點可置于貼片空腔內任意位置，便于天線與饋線的匹配；二是饋線位于接地板的下方，不會對天線輻射造成影響。在理論計算中，微帶饋源的模型可等效為沿 z 軸方向的一個薄電流片，電流片的寬度為微帶線的等效寬度。饋電點的位置除了沿饋電邊移動之外還可以通過一個間隙伸入貼片內部，如圖 (a)所示。但此時饋線本身要輻射，從而干擾方向圖降低增益。 微帶天線的饋電方法一．微帶線饋電微帶線饋電又稱為邊饋。r可以利用矩量法求解，求出電流后代回原方程即可確定場。rJ?rEr?貼片表面，利用導體表面總切向電場分量為零的邊界條件可以確定貼片表面的場，從而該方程成為源電流 的積分方程，因此稱為積分方程法。,rG?函數法。,????（）在一些簡單的情況下可以假設貼片上的電流分布，電流分布 乘以并矢格林函??39?！　　　　　　　　　?　　　　　　　　　　???????vdvrJGjrE39。積分方程法又稱格林函數法，這種方法認為微帶貼片天線的輻射場是由貼片表面的電流產生的。 積分方程法空軍工程大學畢業(yè)論文（設計）9無論是傳輸線模型還是空腔模型都沒有考慮空腔內的場在與貼片埀直方向上的變化，對于介質基片的厚度與波長相比不是很小時這種近似就會帶來很大的誤差。然后再由等效磁流計算輻射場。 空腔模型法空腔模型法把貼片與接地板之間的空腔看成是四周為磁壁、上下為電壁的有耗諧振腔，空腔的損耗主要是邊緣縫隙的輻射損耗。???HF???EF當用微帶線從輻射邊對矩形貼片饋電時，天線的輸入導納應等于饋電縫隙的導納與端接另一條縫隙的寬度為 ，長度為 的微帶傳輸線的輸入導納并聯，即wl　　　　　　　　　　　ljYYscsin?tan??（）式中 Ys=G+jB 為縫隙的輻射導納， 。構成一同相二元陣，二者的輻射場應由 y=0 處磁流的輻射場乘以二陣因子 ????sin01ljke? ???sin200sin2coslkjelkj???????（）即 ?E???????sinco2sincsin2022 ???????? wkhkreVjj ??sin200sin2colkjelkj??????（2.?? ??????????????????? ???? sicsicsicsin0000sin200 lkkkrejljk10）由此可得 H 面（ ）和 E 面（ ）兩個主平面的方向函數?/??　　　 　　　　　　　　 （）　　　　　　　　　　　　　　　　　 空軍工程大學畢業(yè)論文（設計）8??0cosin2EklF???????? （）圖 矩形微帶天線方向圖圖為 。下面計算相距 的兩條縫的輻射情況。4?0whzxjkrjkm dxeVezA????　　　　　　 ????cosicosins? 000 kwhkrezj ???????（）輻射場可由已知式計算，在圖中所示的坐標系中遠區(qū)場的矢量位只有 分量??，因此??sinmxA?? ????sin00mzmAjkjkE?? ()???????sinco2sincsi000 ??????? wkhkrejVj由上式可以計算縫隙的輻射功率并進一步計算縫隙的輻射電導，當時10?hk???????02/2020 sin1drEVPGrs　　　　　　　　 ???wkitacosin1202?????? ()???????????xxSisin0式中 為自由空間波阻抗， ， 。39。首先研究 y=0 處的縫隙輻射情況。為了計算方便按如下2/dl??g的方法設置坐標系：z 軸和 y 軸位于接地板上，z 軸沿縫的方向。 傳輸線模型法 圖 矩形微帶天線及坐標系傳輸線模型法只適用于矩形微帶貼片天線。由于傳輸線法較為簡單方便，且特別針對矩形微帶貼片天線，這里主要介紹傳輸線模型法，對其他兩種方法只做簡單介紹。這 3 種分析方法各有所長，在具體的模型中應根據具體情況具體選擇分析方法。