雷達(dá)裂縫天線的設(shè)計(jì)與仿真-展示頁(yè)
2025-08-07 12:22本頁(yè)面
【正文】 展，計(jì)算機(jī)大大的提高了計(jì)算速度和存儲(chǔ)容量使很多復(fù)雜的電磁場(chǎng)問(wèn)題的計(jì)算結(jié)果更為精確，這也使得裂縫天線理論研究和工程技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展。1948年Stevenson基于波導(dǎo)的等效傳輸線理論及波導(dǎo)格林函數(shù)，取縫隙長(zhǎng)度λ/2（λ為工作波長(zhǎng)），導(dǎo)出了各種形式縫隙的歸一化電阻（電導(dǎo)）的計(jì)算公式。國(guó)外在二十世紀(jì)四十年代末期就開(kāi)始了波導(dǎo)裂縫天線的研究，經(jīng)過(guò)多年的研究，縫隙陣列天線在理論和實(shí)踐上都得到了巨大的發(fā)展。目前國(guó)際國(guó)內(nèi)上也都在大力開(kāi)展船舶雷達(dá)的研制工作，但技術(shù)尚未成熟，并考慮到其成本比較高，大角度掃描狀態(tài)下很難實(shí)現(xiàn)低副瓣性能等實(shí)際困難，可以預(yù)見(jiàn)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，裂縫陣天線仍將是船舶雷達(dá)天線的首選。波導(dǎo)裂縫陣天線的設(shè)計(jì)難度相當(dāng)高。縫隙天線具有輪廓低、重量輕、加工簡(jiǎn)單、易于與物體共形、批量生產(chǎn)、電性能多樣化、寬帶和與有源器件和電路集成為統(tǒng)一的組件等諸多特點(diǎn)，適合大規(guī)模生產(chǎn)，能簡(jiǎn)化整機(jī)的制作與調(diào)試，從而大大降低成本。關(guān)鍵詞：波導(dǎo)縫隙天線；HFSS仿真；優(yōu)化 ABSTRACTThis paper presented a Slottedwaveguide Array antenna which is simulated using is an electromagnetic simulate softw ave which is invented by Ansoft .It can give the model of 2D、3D and directivity of this Slottedwaveguide Array Antenna. According to the requirement of directivity, this researcher designs the amplitude distribution of the apertures based on modified Chebyshev array,Proceeding from the principle of duality, the paper analyzes and pares the field features of halfwavelength band dipole and halfwavelength aperture antenna, which is the theoretical basis of slotted antenna array, Based on this then, the author will analyze the mechanism of a aperture in on a waveguide and the features of slottedwaveguide antenna array formed by a number of aperture. Finally, the author presents the relevant formulas. Then , Slotted waveguide Array Antenna is simulated and optimized by using HFSS , the result of the simulation tallys with the result of theory calculate.Keywords: Slottedwaveguide array；HFSS simulation。作為裂縫陣列天線的理論基礎(chǔ)，從陣列天線的兩個(gè)最基本原理：電磁波的干涉與疊加原理、方向圖乘積定理出發(fā)，使我們對(duì)陣列天線有了更加清楚的認(rèn)識(shí)，然后從對(duì)偶原理出發(fā)，分析了波導(dǎo)上單個(gè)縫隙的輻射機(jī)理和形式，并分析了由多個(gè)縫隙構(gòu)成的波導(dǎo)裂縫天線陣的特點(diǎn)，給出相關(guān)的計(jì)算公式。大連海事大學(xué)┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊畢 業(yè) 論 文二○一二年六月船舶雷達(dá)裂縫天線的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 通信工程4班姓 名： 潘明鵬 指導(dǎo)教師： 房少軍 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院26摘 要本文設(shè)計(jì)了一個(gè)寬邊縱縫諧振式波導(dǎo)縫隙天線，并利用Ansoft公司研發(fā)的電磁仿真軟件HFSS（high frequency structure simulate）進(jìn)行仿真。電磁仿真軟件HFSS能給出波導(dǎo)縫隙天線的2D、3D模型和輻射方向圖，根據(jù)對(duì)方向圖的要求，采用修正的切比雪夫陣設(shè)計(jì)該天線各縫隙的電流分布。采用HFSS仿真設(shè)計(jì)該天線并進(jìn)行了優(yōu)化及仿真，仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果基本符合。 optimization目 錄第1章 緒論 1 課題研究的背景及意義 1 1 2 2 2 HFSS仿真軟件的介紹 2 2 HFSS與其它軟件的協(xié)同作用 3 3 4第2章理論基礎(chǔ) 5 5 5 7 對(duì)偶原理 9 9 10 11 12 12 13 14 15 16第3章裂縫陣列天線的設(shè)計(jì) 17 17 17 19 20縫波導(dǎo)縫隙陣列天線的設(shè)計(jì)與仿真 21 23結(jié) 論 24參 考 文 獻(xiàn) 25致 謝 26船舶雷達(dá)裂縫天線的設(shè)計(jì)船舶雷達(dá)裂縫天線的設(shè)計(jì)第1章 緒論 課題研究的背景及意義隨著中國(guó)綜合國(guó)力和國(guó)際地位的日益提升，海洋領(lǐng)土逐步受到國(guó)人的重視，中國(guó)對(duì)發(fā)展藍(lán)海海軍的建設(shè)目標(biāo)已經(jīng)提上日程，船舶雷達(dá)天線的研究受到了前所未有的重視，同時(shí)也對(duì)天線系統(tǒng)提出了更高的要求。因此成為了一種重要的天線形式。到二十世紀(jì)七、八十年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算成為可能，也使得縫隙天線的分析和設(shè)計(jì)上了一個(gè)新臺(tái)階。波導(dǎo)裂縫天線設(shè)計(jì)中存在的技術(shù)問(wèn)題多年來(lái)一直是微波天線領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)。Waston首先對(duì)波導(dǎo)裂縫和波導(dǎo)裂縫天線開(kāi)展了研究和設(shè)計(jì)的嘗試工作。隨后Oliner利用變分公式，并且考慮了波導(dǎo)壁厚的影響，計(jì)算出了縫隙的阻抗（導(dǎo)納）特性。 Khac、HungYuet、Josefsson等對(duì)波導(dǎo)寬邊總想輻射裂縫采用矩量法進(jìn)行分析。在忽略波導(dǎo)內(nèi)縫隙間互耦和波導(dǎo)壁厚影響的前提下，但次表達(dá)式考慮了輻射裂縫間外互耦以及告辭模的影響，并將輻射裂縫的設(shè)計(jì)理論歸結(jié)為三個(gè)方程。雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度限制著裂縫天線長(zhǎng)度的增加。雷達(dá)裂縫天線收發(fā)狀態(tài)共用一根天線，采用收發(fā)開(kāi)關(guān)控制發(fā)射和接收狀態(tài)。這樣，就存在一個(gè)輻射能量與耗損在吸收負(fù)載上的無(wú)用能量的關(guān)系，一般二米、三米裂縫天線的效率η在（80～90）％，也就是說(shuō)，在發(fā)射狀態(tài)下要損耗能量的（20～10）％，天線工作在接收狀態(tài)，同樣也有（20～10）％的接受能量被吸收負(fù)載所損耗，這對(duì)天線來(lái)說(shuō)自然是一種能量的損失。它具備仿真精度高，可靠性強(qiáng)，仿真速度快，穩(wěn)定成熟的特點(diǎn)，其自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)使HFSS成為高頻微波設(shè)計(jì)的首選工具盒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。HFSS是利用我們所熟悉的Windows圖形用戶(hù)界面的一款高性能的全波電磁場(chǎng)（EM）段任意3D無(wú)源器件的模擬仿真軟件。2. Ansoft HFSS使用有限元法（FEM）、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分和高性能的圖形
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