缝隙天线辐射特性
缝隙天线行业报告
缝隙天线行业报告一、行业概况。
缝隙天线是一种特殊的天线类型，它利用缝隙或者开槽的结构来实现天线的辐射和接收功能。
缝隙天线因其结构简单、成本低廉、频率调谐范围广、工作效率高等特点，被广泛应用于通信、雷达、无线电频谱等领域。
目前，缝隙天线行业正处于快速发展阶段。
随着通信技术的不断进步和应用领域的不断拓展，对于缝隙天线的需求也在不断增加。
特别是在5G通信、物联网、智能交通等新兴领域，缝隙天线的应用前景更加广阔。
二、市场需求分析。
1. 5G通信的快速发展，对高频缝隙天线的需求大幅增加。
5G通信需要更高的频率和更大的带宽，而传统的天线结构在高频段往往难以满足要求，而缝隙天线正是其优秀的选择。
2. 物联网的普及，对小型化、多频段的缝隙天线需求增加。
随着物联网设备的快速普及，对于小型化、多频段的天线需求也在增加，而缝隙天线正是满足这一需求的良好选择。
3. 智能交通领域，对宽频段、高效率的缝隙天线需求增加。
智能交通领域对于天线的要求越来越高，宽频段、高效率的缝隙天线成为了满足需求的重要选择。
三、技术发展趋势。
1. 宽频段、高效率的缝隙天线技术将成为发展主流。
随着通信技术的不断发展，对于天线的宽频段、高效率的要求也在增加，而缝隙天线正是满足这一需求的重要技术。
2. 多频段、多功能的缝隙天线技术将得到更多应用。
随着通信应用领域的不断拓展，对于天线的多频段、多功能的需求也在增加，而缝隙天线技术正是满足这一需求的重要技术。
3. 高性能、小型化的缝隙天线技术将得到更多关注。
随着通信设备的小型化和轻量化趋势，对于高性能、小型化的缝隙天线技术的需求也在增加，这将成为未来的发展趋势。
四、行业竞争格局。
目前，缝隙天线行业的竞争格局相对分散，主要的竞争者包括国内外的通信设备制造商、天线制造商和科研机构。
在国内，一些大型通信设备制造商和天线制造商已经具备了一定的研发和生产能力，能够满足市场的需求。
而在国外，一些知名的通信设备制造商和天线制造商也在缝隙天线领域具有一定的竞争优势。
基片集成缝隙天线及阵列研究
基片集成缝隙天线及阵列研究I. 内容综述随着无线通信技术的飞速发展，基片集成缝隙天线及阵列的研究日益受到学术界和产业界的关注。
本文旨在对基片集成缝隙天线及阵列的研究现状、发展趋势和关键技术进行全面的梳理和分析，为相关领域的研究者提供一个全面的理论参考和实践指导。
首先本文对基片集成缝隙天线的基本原理进行了简要介绍，基片集成缝隙天线是一种利用微纳加工技术制造的具有特殊结构和性能的天线，其主要特点是在基片上形成一定数量的缝隙，通过控制缝隙的数量和宽度来实现频率选择性、阻抗匹配等功能。
近年来随着纳米技术和MEMS技术的发展，基片集成缝隙天线的设计和制造取得了显著的进展，其性能也得到了很大的提高。
其次本文对基片集成缝隙天线阵列的研究现状进行了详细的梳理。
基片集成缝隙天线阵列是一种由多个基片集成缝隙天线组成的天线系统，其主要优点是具有较强的方向性和空间分辨率。
目前基片集成缝隙天线阵列的研究主要集中在以下几个方面：一是优化阵列结构以提高阵列增益和方向性；二是设计高效的馈源和耦合器以满足阵列的工作频段；三是研究阵列的波束形成和自适应算法以实现对多径干扰的抑制。
本文对基片集成缝隙天线及阵列的发展趋势进行了展望，随着5G、物联网等新兴技术的快速发展，对无线通信系统的需求将越来越高，这将为基片集成缝隙天线及阵列的研究提供广阔的应用空间。
未来的研究重点将集中在以下几个方面：一是进一步提高基片集成缝隙天线的性能，如降低尺寸、提高功率效率等；二是研究新型的阵列结构和材料，以满足不同场景下的需求；三是开发新的阵列设计和仿真方法，以提高阵列设计的效率和准确性。
A. 研究背景和意义随着科技的不断发展，无线通信技术在各个领域的应用越来越广泛。
其中基片集成缝隙天线(FSSMA)作为一种新型的天线结构，具有较高的增益、低的剖面尺寸和可调谐性等优点，已经在很多领域取得了显著的应用效果。
然而目前对FSSMA的研究主要集中在单天线性能分析和设计优化方面，对于阵列天线的研究相对较少。
波导缝隙天线原理与仿真
DCWTechnology Study技术研究0 引言随着电子设备技术的发展，万物互联的概念逐步实现，将所有家用的、工业的、民用的、军用的电子电气设备通过互联网实现统一的控制，而万物互联实现基础是电磁场，电磁场的实现基础是天线。
我们熟知的大哥大使用的是单极天线，现在流行的5G 手机使用的是边框天线，老式电视机上使用的是八木天线等，而缝隙天线多用于雷达、通信、导航、电子对抗等普通人很少接触的设备上，因此我们很少在日常生活中见到缝隙天线。
1 缝隙天线的类型缝隙天线是一种在导体板上开凿特定尺寸的缝隙形成的天线，导体板可以是展开的也可以是闭合的，闭合的方式主要有矩形波导、圆形波导、谐振腔等，对于平面导体板可以采用同轴线的馈电方式，对于闭合的导体板即可以采用同轴线馈电方式，也可以采用波导激励馈电方式，闭合的导体板的开槽方式多种多样，有横向、纵向、斜向等。
缝隙天线如图1所示。
波导缝隙天线作为缝隙天线的一种，具有结构简单耐用、易于安装、馈电方便等特点，其天线参数性能也很出色，能够实现高增益、控制主瓣倾角、超低副瓣，副瓣电平甚至可达到-30 dB 以下。
因此，波导缝隙天线非常适合具有流线型外形的高速飞行器，融合度比较高，如机载雷达、导航设备、通信设备等。
波导缝隙天线原理与仿真刘 建1，原 觉1，刘 巍1，李 强2（1.国家无线电监测中心检测中心，北京 100041；2.工业和信息化部机关服务局，北京 100804）摘要：文章讨论了缝隙天线的特点、结构、激励方式、原理等，通过讨论缝隙周围电场和电流分布，分析缝隙天线的辐射原理。
使用HFSS仿真软件建立缝隙天线的模型，计算电场及电流分布情况，得到缝隙天线的基本参数，验证缝隙天线原理的分析结论。
关键词：缝隙天线；电偶极子；波导管；电磁仿真doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.08.020中图分类号：TN 82，TN 98 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2023）08-0061-04Principle and Simulation of Waveguide Slot AntennaLIU Jian 1, YUAN Jue 1, LIU Wei 1, LI Qiang 2(1.The State Radio_monitoring_center Testing Center, Beijing 100041, China; 2.Department ServiceBureau of the Ministry of Industry and Information Technology, Beijing 100804, China)Abstract: This paper discusses the characteristics, structure, excitation method, principle, etc. of slot antenna, and analyzes the radiation principle of slot antenna by discussing the distribution of electric field and current around the slot. The HFSS simulation software is used to build the slot antenna model, calculate the electric field and current distribution, obtain the basic parameters of the slot antenna, and verify the analysis conclusion of the slot antenna principle.Key words: slot antenna; electric dipole; waveguide; electromagnetic simulation作者简介：刘 建（1985-），男，汉族，山东人，中级工程师，硕士，研究方向为通信与网络。
波导缝隙平面阵列
波导缝隙平面阵列
波导缝隙平面阵列是一种常用的天线类型，它由多个波导缝隙单元组成，排列在平面上，可以实现宽带、高增益和方向性较好的辐射特性。
波导缝隙平面阵列的基本结构是由金属板和介质板构成的波导，波导内开有一定宽度的缝隙，形成了缝隙辐射天线单元。
多个天线单元通过平面阵列的排列形成了整个天线系统。
波导缝隙平面阵列的优点是具有较高的增益和较好的方向性，同时还具备宽带性能。
其工作频率范围可以覆盖多个频段，因此在实际应用中具有广泛的用途，如通信、雷达、导航、卫星通信等领域。
在设计波导缝隙平面阵列时，需要考虑到其天线单元的几何结构、缝隙宽度、介质板厚度和相邻天线单元之间的距离等因素，以达到最佳的辐射性能和工作频率范围。
总之，波导缝隙平面阵列是一种非常实用的天线类型，其优异的性能和广泛的应用领域使其成为了现代通信技术中不可或缺的一部分。
- 1 -。
缝隙天线与微带天线
1.2 缝隙天线 最基本的缝隙天线是由开在矩形波导壁上的半波 谐振缝隙构成的。由电磁场理论，对 TE10 波而言，如 图5―1―3所示，在波导宽壁上有纵向和横向两个电流分 量，横向分量的大小沿宽边呈余弦分布，中心处为零， 纵向电流沿宽边呈正弦分布，中心处最大；
c h a g b f d
e
图5―1―3 TE10波内壁电流分布与缝隙配置示意图
参见图5―1―2，但是两者具有相同的方向性，其方向函 数为
cos(kl cos ) cos kl f ( ) sin
（5―1―7）
例如,理想半波缝隙天线(2l=λ /2)的H面方向图如 5―1―2(b)图所示，而其E面无方向性。理想缝隙天线同 样可以计算其辐射电阻。如果以缝隙的波腹处电压值 Um=Emw为计算辐射电阻的参考电压，缝隙的辐射功 率Pr,m与辐射电阻Rr,m之间的关系为
而波导窄壁上只有横向电流，且沿窄边均匀分布。如 果波导壁上所开的缝隙能切割电流线，则中断的电流 线将以位移电流的形式延续，缝隙因此得到激励，波 导内的传输功率通过缝隙向外辐射，这样的缝隙也就 被称为辐射缝隙，例如图5―1―4所示的缝隙a、b、c、 d、e。当缝隙与电流线平行时，不能在缝隙区内建立 激励电场，这样的缝隙因得不到激励，不具有辐射能 力，因而被称为非辐射缝隙，如缝隙f。
I
m
l
E dl
（5―1―3）
对于x>0的半空间内，其等效磁流强度为
I 2Em sin[k (l z )]
m
（5―1―4）
上式中的磁流最大值为2Emw。
z
＝ ∞
2l
y
图5―1―1 理想缝隙的坐标图
根据电磁场的对偶原理，磁对称振子的辐射场可 以直接由电对称振子的辐射场对偶得出为
用HFSS仿真波导缝隙天线
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
图7－3
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
实验证明，沿波导缝隙的电场分布与理想缝隙的几乎一 样，近似为正弦分布，但由于波导缝隙是开在有限大的波导 壁上的，辐射受没有开缝的其他三面波导壁的影响，因此是 单向辐射。
单缝隙天线的方向性是比较弱的，为了提高天线的方向 性，可在波导的一个壁上开多个缝隙组成天线阵。这种天线 阵的馈电比较方便，其天线和馈线集于一体。适当改变缝隙 的位置和取向就可以改变缝隙的激励强度，以获得所需要的 方向性。其缺点是频带比较窄。
（2）二者的主平面互换了位置，包含缝隙轴线的平面 是H面，而垂直于缝隙轴线的平面是E面。因此，垂直缝隙 （缝隙轴线在垂直方向）是水平极化的，水平缝隙是垂直极 化的。
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
7.1.2 波导缝隙天线 在波导壁的适当位置和方向上开的缝隙也可以有效地辐
根据对偶原理，理想缝隙天线的方向性函数与同长度的对称 振子的方向性函数在E面和H面是相互交换的，如图7－2所 示。
图7－2
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
由于利用了对偶关系，此式假设了缝上电压（或切向电
场）沿缝隙轴线也是按正弦分布的。对比理想缝隙与对称振
子的场可以看出：
（1）二者的方向相同，方向性函数都是
的电场变为磁场，原来的磁场变为电场，当然还有些符号的
变动。具体可参阅参考书目。
根据前面的介绍，长度为2l的对称振子的辐射场为
E
j60Im
cos(l cos ) cos(l) e jr r sin
其方向性函数为
(7－3)
F( ) cos(l cos ) cos(l) s in
项目七用HFSS仿真波导缝隙天线
(7－3)
cos( l cos ) cos( l ) F ( ) sin
(7－4)
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
由于理想缝隙天线与板状对称振子具有对偶性。因此，
cos( l cos ) cos( l ) F ( , ) sin
(7－5)
与对称振子一样，常用的缝隙天线是半波缝隙，即l=λ/4， 将其代入式(7－5)得
cos cos 2 F ( , ) sin
(7－6)
在包含缝隙轴线的平面内，方向图是“8”字形；在垂直 于缝隙轴线的平面内，方向图是圆形。
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
7.1.3 用HFSS仿真计算波导缝隙天线
任务要求：仿真波导缝隙天线的特性参数。 测试设备：计算机、HFSS软件。 设计步骤 1.初始步骤 (1)打开软件AnsoftHFSS。 点击Start按钮，选择Program，然后选择Ansoft/HFSS11， 点击HFSS11。
理想缝隙天线的横向尺寸远小于波长，纵向尺寸通常为λ/2。
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
设yOz为无限大和无限薄的理想导电平板，在此面上沿z
轴开一个长为2l、宽为W（W<<λ）的缝隙。根据电磁场在金 属表面的分布特点，只可能存在平行于金属表面的磁场和垂 直于金属表面的电场。所以缝隙中的场可近似地认为是由金 属表面的磁场感应出来的，是垂直于缝隙的长边的电场，如 果不忽略短边处的边界条件限制，其分布可挖为如图7－1(a) 所示。这个电场可以向外辐射电磁波，具有天线的功能，所 以叫缝隙天线。
波导缝隙阵天线
1、 设计背景 缝隙天线是由金属面上的缝隙构成的天线。波导缝隙阵天线具有口面场分布容易控制、 天线口径效率高、 性能稳定结构简单紧凑、 强度高、 安装方便等特点， 而且容易实现窄波束、 低副瓣乃至超低副瓣。 最近十几年，随着对雷达抗干扰要求的提高，脉冲多普勒雷达的发展，矩形波导缝隙 阵天线在这些需要窄波束或赋性波束的微波通信和雷达系统中获得了广泛应用。 特别是它具 有体积小、重量轻、口径效率高、宽角副瓣低等特点，在机载雷达上为优选形式。 波导上的缝隙随着其切割位置的不同构成了不同形式的缝隙。经常使用的缝隙有开在 波导窄边的倾斜缝隙， 开在波导宽边的纵向缝隙、 横向缝隙以及开在波导宽边中心线上到倾 斜缝隙，它们既可以是谐振式的，也可以使非谐振式的。由于这些缝隙均切割表面电流，因 而将向外部空间辐射能量，对这些缝隙的个数、位置、尺寸、排列进行精心选择，就能产生 各种实用的天线方向图。 2、 设计原理 这里考虑宽边纵向谐振式驻波阵列，每个缝隙相距 0 . 5 g ，距离波导宽边中心有一定偏 移。宽边上纵向并联缝隙的电导为
2 x g g1 s i n a
（1）
2 g
2 . 09 a g g1 b
cos
2
（2）
式中，x 为待求的偏移；a 为波导内壁宽边长度； g 为波导波长。在具体的设计中可以利用 HFSS 的优化功能确定缝隙的谐振长度 （图 1） 。 首先确定在谐振缝隙设计中存在的几个变量， 主要有：缝隙偏移波导中心线的距离 Offset，缝隙长度 L，缝隙的宽度 W 等。一般可根据实 际的加工确定出 W 缝隙的宽度，应用 HFSS 的优化功能得出 Offset 和 Length。在波端口的 Y 矩阵参数可以等效于距检测端口的二分之一个波导波长的缝隙中心的 Y 矩阵参数，根据 波导缝隙的基本设计理论，在谐振时缝隙的等效阻抗或导纳为实数。因此当缝隙谐振时有 Im（Y）=0。