船舶雷達(dá)裂縫天線的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-09-16 19:41本頁(yè)面
【正文】 最佳的微小網(wǎng)格后，進(jìn)行電磁場(chǎng)分析。 HFSS 由于能夠?qū)溈怂鬼f電磁場(chǎng)方程進(jìn)行全波分析，因此目前已經(jīng)應(yīng)用 于需要對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)分析的用途。 Ansoft HFSS 在 PC 機(jī)（ Windows 系統(tǒng)）上能夠利用 3GB的內(nèi)存空間，這極有效地拓展了 HFSS 仿真計(jì)算能力。 1 軟件的計(jì)算原理 總的來(lái)說(shuō)， HFSS 軟件將所有要求解的微波問題等效計(jì)算N 端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 S 矩陣，具體步驟如下： （ 1） 將結(jié)構(gòu)劃分為有限元網(wǎng)絡(luò)。 （ 3） 假設(shè)每次激勵(lì)一個(gè)模型，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)部的全部電磁場(chǎng)模型。 HFSS 求解微波問題的流程圖如圖 121 所示。正文部分共分 三 章，分述如下： 第一章是緒論，介紹了 雷達(dá)裂縫天線研究的背景、 意義及現(xiàn)狀， HFSS 的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域 、計(jì)算原理和 的簡(jiǎn)要介紹。 第 三 章設(shè)計(jì)了一種 寬邊縱向諧振式駐波 波導(dǎo)裂縫天線，并借助 Ansoft 公司的高頻電磁仿真軟件 HFSS 進(jìn)行仿真。在許多場(chǎng)合，由單個(gè)天線（或稱為單個(gè)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(dú)立工作，但這些天線形式一旦選定，其輻射特性便是相對(duì)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(chǎng)合，如雷達(dá)天線的一般要求較強(qiáng)的方向性、較高的增益、很窄的波束寬度、波束可以實(shí)現(xiàn)電掃描及其他一些特殊指標(biāo)，單個(gè)天線往往不能道道預(yù)定的要求，這時(shí)就需要多個(gè)天線聯(lián)合起來(lái)工作，共同實(shí)現(xiàn)一個(gè)預(yù)定的指標(biāo)。其中， 電磁波的干涉與疊加原理、方向圖乘積定理是陣列天線得以構(gòu)成的兩個(gè)重要原理。 波的干涉與疊加原理最初來(lái)源于光學(xué)領(lǐng)域。楊仔細(xì)觀察了在兩組水波交疊處發(fā)生的現(xiàn)象：“一組波的波峰與另一組波的波峰相重合，將形成一組波峰更高的波 ?！甭暡ǖ寞B加也是如此，聲波的疊加會(huì)產(chǎn)生聲音的加強(qiáng)和減弱、復(fù)合的聲調(diào)和拍頻。同時(shí)，他指出了產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件，并首次完成了著名的雙縫干涉試驗(yàn)和其他一些干涉實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出：為了顯示 光的干涉，必須先使從同一光源出來(lái)的光分成兩束，經(jīng)由不同的路徑，然后重新疊加在一起，即可觀察到干涉現(xiàn)象。 x d r 光束 θ L d— 各個(gè)縫隙之間的距離； L— 縫隙屏與成像屏之間的距離； ??,r? — 成像屏上點(diǎn)的位置坐標(biāo)； x— 成像屏上點(diǎn)的直角位置坐標(biāo) 圖 光波的干涉與疊加 由于光本身的波動(dòng)性，光波與電磁波本質(zhì)上是相似的，因此可以把這一最初在光學(xué)領(lǐng)域提出的基本原理推廣到電磁波領(lǐng)域。 電流分布 J 在均勻媒質(zhì)中產(chǎn)生的輻射電磁場(chǎng)可表示為 1 ()E j j? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? 1??? ??? （ ） 式中， ? 稱為磁矢量位，他滿足下列亥姆霍茲方程： 2 2+k J?? ? ? ?? （ ） 若電流密度 J 沿 z 向線分布為 39。 39。R r r?? （ ） z R 39。39。 39。( , )4 iRxSJ x y ex dsR???? ?? （ ） x R P r y z 圖 連續(xù)面源的輻射 同樣道理，電流如果按照其他方式分布，如沿體分布，沿圓環(huán)分布等，則其輻射場(chǎng)磁矢量位可以相應(yīng)求得，具有和式 （ ） 及式 （ ） 同樣的形式。 方向圖乘積定理 構(gòu)造陣列天線的另一個(gè)重要理論基礎(chǔ)是方向圖乘積定理。r J O 1 的構(gòu)成規(guī)律。 不妨首先以線陣為例，設(shè)在圖 中每一小段ndl的中心位置都放置了一個(gè)單元天線，這些單元天線為相似元，它們的方向圖函數(shù)均為 e( , )F?? （稱為單元因子，表示單元個(gè)體的輻射特性），重新繪于圖 。需注意，這時(shí)為了簡(jiǎn)化公式形式起見 ，去掉了原來(lái) 39。 ”符號(hào)。 不失一般性，設(shè)每一小段的電流復(fù)矢量為 .?，可以看做是放置在這一個(gè)小段中心位置的單元天線的激勵(lì)電流。依據(jù)積分求和的公式，轉(zhuǎn)化為球坐標(biāo)系，則第 n 個(gè)單元在遠(yuǎn)場(chǎng)觀察點(diǎn) ?? ,Pr?? 產(chǎn)生的電場(chǎng)為 1 ??11. . . c o s00 ,4 n nj k RNN j k znnenne Fer ?????????? ? ? ? ? ??? （ ） 式中， A 為單元形式有關(guān)的比例系數(shù)。根據(jù)疊加原理，此線陣在觀察點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)等于各單元在觀察點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)的矢量和： ??11. . . c o s00 ,4 n nj k RNN j k znnenne Fer ?????????? ? ? ? ? ??? （ ）考慮到電場(chǎng)復(fù)矢量 .? 的各坐標(biāo)分量是由 .n? 的各坐標(biāo)分量決定的，各 .n? 的矢量和存在哪些坐標(biāo)分量， .? 就會(huì)有哪些坐標(biāo)分量，所以為公式簡(jiǎn)化起見，可以寫為 ??11. . . c o s00 ,4 n nj k RNN j k znnenne Fer ?????????? ? ? ? ? ??? （ ）上式可以看做是能適用于各坐標(biāo)分量的一般表達(dá)式。 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。 由于單元陣因子只表示構(gòu)成陣列天線每個(gè)單元的輻射特性，僅取決于單元的形式及取向，與陣的組織方式無(wú)關(guān)，一次單元因子就是位于坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)單元天線的歸一化方向圖函數(shù)，而陣因子僅取決于陣的形狀、單元間距、單元激勵(lì)電流的幅度和相位，與單元的形式和取向無(wú)關(guān)，因此陣因子等于與實(shí)際 陣具有完全相同的參數(shù)的各向同性帶你源陣的方向圖函數(shù)。 有了這一個(gè)定理之后，研究陣列天線的輻射特性一般僅需研究由陣的組織方式?jīng)Q定的陣列子即可，待單元形式選定后，再把單元因子乘以陣因子，即可得到陣列天線的輻射特性。在電偶極子周圍的 rl 區(qū)域內(nèi)任意一 觀察點(diǎn)),( ??r 處， 等量異號(hào)的兩個(gè)點(diǎn)電荷 q? 和 q? 激發(fā)的靜電場(chǎng)可以表示 為： )s i n?c o s2?(4 30 ???? ?eerpE re ??? （ ） 式中 qlPe? 是電偶極矩的量值，電偶極矩的方向?yàn)?z 軸正 方向。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(diǎn) ),( ??r 處 ， 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 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?yàn)?z 軸 1 方向。假設(shè)電流元 是 由理想導(dǎo)體構(gòu)成 的 ， 它的 長(zhǎng)度 l 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作波長(zhǎng)，表面流過正方向向上的電流量值為 eI ，則其輻射場(chǎng) 表達(dá)式 為： ?????????????rjerjeerlIjHerlIjE?????????s in2s in2 0 （ ） 對(duì)于由多匝導(dǎo)線環(huán)繞而成的螺線管，設(shè)其總長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高頻電流的工作波長(zhǎng)，則螺線管上的電流可看成是 處處 等幅同相的。 對(duì)偶原理的建立 我們就可以把電偶極子（電流和電荷）所產(chǎn)生的場(chǎng)，看成是“電源”所引起的；而磁偶極子（磁流和磁荷）所產(chǎn)生的場(chǎng)，看成是“磁源”所引起的。“ 電源 場(chǎng) ”的麥克斯韋方程組的形式如下： ???????????????????????????0eeeeeeeeBDJtDHtBE???????? （ ） “ 磁 源 場(chǎng) ”的麥克斯韋方程組形式如下： ???????????????????????????0mmmmm
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1