波导缝隙阵仿真设计设计
波导平板裂缝天线阵的设计
Ｋｅ ｒ ｓ ｗａ ｅ ｕ ｄ ；ｓｏ ｔｄ ａ ｔ ｎ ａ ａ ｒ ｙ；ａ ｔ ｎ ａ ａ ｒ ｙ ｄ ｓｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｖ ｇ ｉ ｅ ｌｔ ｅ ｎ ｅ ｎ ｒ ａ ｎ ｅ ｎ ｒ ａ ｅ ｉ ｎ；ａ ｔ ｅ ａ ｍｉｔ ｎ ｅ ｃ ｉ ｄ ｔａ ｃ ｖ
Ｊ Ｎ ｉｎ，Ｗ ＡＮ ａ — ｅ，Ｗ ＡＮＧ ｅ ，ＪＮ ｏ － ｉｇ Ｉ Ｊａ Ｘｉｏｍ ｉ Ｗ ｉ Ｉ Ｍ ｕ ｐｎ
（ ． ８Ｒｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ ｏ ＥＴＣ，Ｈｅ ｅ ２ ０ ３ ， ｈ ｎ ） Ｎｏ ３ ｓ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ Ｃ ａ ｔ ｆ ｉ ３ ０ Ｃ ｉａ １ Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｃ ｉ ｅ ａ ｍｉｔ ｎ ｅ ｏ ｅ ｔ ｎ ｕ ａ ｖ ｇ ｉ ｅ ｌ ｎ ｉ ｄ ｎ ｌ ｌ ｔｉ ｅ ｅ ｍｉ ｅ ｓｎ ｈ ｓｒ ｃ ： ｅａ ｔｖ ｄ ｔａ ｃ ｆａ ｒ ｃ ａ ｇ ｌ ｒ ｗａ ｅ ｕ ｄ ｏ ｇ ｔ ｉ ａ ｏ ｓ ｄ ｔ ｒ ｎ ｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ Ｓ ｕ ｓ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌｓ ｏ ｏ ｍｅ ｃａ ｏ ｔ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ｓｍｕ ａ ｉ ｅ ｕ ｔ ｆ ｃ ｍ ｏ ｒ ｉｌ ｓ ｆｗａ ｅ ＨＦＳ ｎ ｈ ｑ ｉ ａ ｅ ｔ ｎ ｔ ｒ ｔ ｏ ｎ ｔ ａ ｈ Ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｕ ｖ ｌ ｎ ｅ ｗｏ ｋ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｈ ｔ ｔ ｅ
ｒ－ ｅ ｕ ｉｇ ｍｅｈ ｄａ ｄ ａ ｔｎ ａ ｓｍｕａｉｅａ ｌ ｕ ｅ ｐ ａ ｅ ｐ ｔｅｎ ｂ ａｎ ｄ ｂ ｏｔ ｒ Ｓ ｅｄ ｄ ｃｎ ｔ ｏ ｎ ｎ ｅ ｎ ｉ ｌｔ ｍｐｉ ｄ ／ ｈ ｓ ａ ｔｒ ｓｏ ｔｉｅ ｙ ｓ ｆｗａｅ ＨＦ Ｓ，ａ ｄ ｔ ｅ ｖ ｔ ｎ ｈ
毫米波低副瓣波导窄边缝隙行波阵的设计
毫米波低副瓣波导窄边缝隙行波阵的设计
毫米波低副瓣波导 (LPWN) 窄边缝隙行波阵是一种用于实现毫米波成像的特殊类型的天线阵列。
它能够将毫米波信号按传统低副瓣毫米波天线设计思路聚焦到一个小区域，从而降低空间互联性，提高图像质量。
因此，建立LPWN窄边缝隙行波阵的设计和优化成为当前研究热点。
LPWN窄边缝隙行波阵的设计是频率特性和空间特性之间对平衡的关键。
传统LPWN有如低副瓣方向图、低副瓣立体模范、低副瓣同种模式方向图等应用，它们的设计均以保持等频信号的混合度为基本要求，在保持最低的空间互联性的同时提高低副瓣波导的方向图及立体模式性能。
LPWN窄边缝隙行波阵的设计需要对波导提供合适的驱动功率来实现，并采用有源和无源表面航科(SS)限制进行设计。
这种空间表面结构可以通过限制天线射频电源和输出层之间的反射形成更高的能量传播效率，进而提高行波阵的各向同性，使其上的点源信号具有很好的空间特性，并具有良好的方位特性。
除了最小功忌的指标，LPWN窄边缝隙行波阵的设计也要满足其他几个指标，包括场型平均三维复合折射指数(3D RDI)、低副瓣空间复合折射指数(Space RDI)、模式包络射频因素(FPS)、模径分布和-13dB下的脉宽等指标。
此外，一种具有自动化设计能力的有限体积发射器必须用于LPWN窄边缝隙行波阵的设计过程，以满足难以实现的精确设计要求。
总之，LPWN窄边缝隙行波阵的设计是一个复杂的任务，也是一个充满挑战的任务。
此外，设计者还需要根据实际应用情况作出必要的调整，以确保其达到最佳性能。
X波段波导缝隙全向天线的仿真设计
- 140 - Ansoft2004年用户通讯X波段波导缝隙全向天线的仿真设计成玲玲 倪文俊 蒋凡杰（中国电子科技集团公司第51研究所上海201802）摘 要：波导缝隙天线的严格解计算复杂，对于缝隙的诸多参数很难确定。
本文用Ansoft HFSS 9.2电磁仿真软件对所设计的波导缝隙全向天线进行建模、计算分析，并进行参数扫描，得到了优化的尺寸参数。
根据该尺寸进行样品加工和测试，测试结果和仿真值相当吻合。
关键词：波导缝隙全向天线、 Ansoft HFSS、电磁仿真一 引言X波段水平极化全向天线常用作雷达信标天线，应用场合相当广泛。
其实现方法主要有圆波导开槽、同轴线型裂缝槽、向并联裂缝（即双面缝隙）t, 缝隙间距p, 以及最后一对缝隙离波导顶端短路面的距离D。
波导缝隙全向天线属于由驻波激励的谐振缝隙阵。
对于这类天线的设计计算方法，诸多文献均有论述[1][2]。
但参考文献中对缝隙导纳的计算公式均是基于常规单面波导缝进行的，当用于扁波导双面缝隙时，存在一定偏差。
以往设计时，通常要经过大量的调试测试工作，才能最终确定天线尺寸参数，设计周期长、研制成本高、调试工作量大。
所以必须要寻求新的设计方法。
Ansoft HFSS是基于有限元方法的高频电磁场仿真分析软件，能对任意三维结构的电磁场进行分析计算，并能得出特性阻抗、S参数、辐射场、天线方向图等结果。
HFSS 9还具有参数化建模、参数扫描分析、优化等功能，适合于天线等电磁问题的求解。
本文利用HFSS 9.2进行波导缝隙全向天线的仿真设计，并根据设计结果进行了样品加工和电性能测试。
二 仿真设计方法本文所设计的波导缝隙全向天线工作于X波段，用作雷达信标天线，其主要技术指标为：z工作频率：9200～9500MHzz天线增益：≧6dBiz极化形式：水平极化z电压驻波比：≦1.8:1z水平面方向图：全向，不圆度≦±1dBz垂直面波瓣宽度：≧20°根据指标要求，选择3对缝隙，先根据常规设计计算方法算出天线的初始尺寸，用Ansoft HFSS 9.2软件进行仿真设计，得出优化的尺寸参数，并根据该参数加工样品和实际测试。
基片集成波导缝隙天线阵设计说明
基片集成波导缝隙天线阵设计11040118 周扬§ 1.1 基片集成波导简介§ 1.1.1 应用需求背景目前高频高增益的天线主要应用于以下领域：1.军用的雷达天线系统。
2.机动车防撞击。
3.移动基站间的射频入口系统。
4.毫米波射频前端系统。
5.高速无线局域网。
一般来说，天线效率取决于天线的馈电系统，而辐射单元决定了其造价。
基于微带线适合于平面设计，并且易于与有源器件连接，具有很高的系统集成度等等优点，从而得到了广泛的实际应用。
但是微带线也有很多弱点和不足，比如说介质损耗、导体损耗以及辐射损耗相对较大等等，所以制作的天线效率一般较低，尤其在高频时，表现特别明显。
研究发现，波导损耗相对较低，又由于波导缝隙适合于波导结构，波导缝隙天线就成为设计高增益天线的理想形式。
其更大的优点在于随着频率的升高，波导缝隙天线依然可以保持很高的效率。
然而波导是一种立体的刚性结构，虽然解决了微带线效率问题，但是难以和有源器件有效集成，丧失了微带线易于集成的优势；另外波导缝隙天线一般造价昂贵，体积、重量上比平面形式的天线要大很多。
基于以上各个方面的考虑，早在1998 年，Hirokawa 和Uchimura 提出了一种通过金属通孔阵列代替金属壁形成的结构，研究发现金属通孔的阵列可以起到和金属壁相类似的作用，从而可以把电磁波限制在一定的空间范围内向前传播，这就是基片集成波导 ( Substrate Integrated Waveguide ，SIW )结构的产生。
§1.1.2 SIW 应用和研究现状近年来，在对基片集成波导传输特性研究的基础上，SIW 的应用也得到了较为广泛的发展。
利用基片集成波导形成的无源微波器件，如定向耦合器、功分器、滤波器、天线等，都展现出了与传统意义上的矩形金属波导构建的微波器件相媲美的性能。
1．定向耦合器定向耦合器作为一种重要的无源器件被广泛地应用于现代微波毫米波通信系统，在天线阵列馈电网络中，定向耦合器是一个主要部件。
波导缝隙阵列天线分析与设计的开题报告
波导缝隙阵列天线分析与设计的开题报告一、选题背景随着无线通信技术的发展和普及，天线作为无线通信系统的重要组成部分，其性能的优劣也越来越受到广泛关注。
在无线通信系统中，天线的产生的电磁波能量和天线自身内部的电磁波相互作用会对天线的性能产生一定的影响，因此设计高性能天线是无线通信系统发展中的重要问题之一。
波导缝隙阵列天线是一种常见的高性能天线结构，在国外已经得到了广泛的应用。
波导隙缝天线具有指向性好、高增益、广带宽、抗多径干扰等优点，在卫星通信、雷达测量、无线电视、定位导航等领域得到了广泛应用。
因此，深入研究波导隙缝天线的性能分析和设计方法具有重要意义。
二、研究内容本课题旨在采用电磁场仿真软件对波导隙缝天线进行分析和设计，并研究其性能指标的优化方法。
具体研究内容包括：1. 建立波导隙缝天线的几何模型并进行三维电磁场仿真；2. 分析波导隙缝天线的辐射特性和阻抗匹配特性；3. 优化波导隙缝天线的性能指标，如增益、带宽、方向图等；4. 设计并制作波导隙缝天线，进行实际测试，并与仿真结果进行对比分析。
三、研究意义通过对波导隙缝天线的性能分析和设计，可以提高天线的性能，适应不同通信系统的需求，为通信系统的发展提供支持。
同时，本课题的研究成果可以拓宽国内波导隙缝天线的应用领域和研究方向，提高国内无线通信技术的水平，推动我国相关产业的发展。
四、研究方法本课题采用电磁场仿真软件对波导隙缝天线进行分析和设计。
选用常用的电磁场仿真软件，如CST、Ansys等软件，对波导隙缝天线的电磁场进行三维仿真分析，获得天线的辐射特性和阻抗匹配特性。
在此基础上，通过对天线结构的参数设计，优化目标函数，达到提高性能指标的目的。
最后，根据优化结果设计波导隙缝天线，制作并进行实际测试，并与仿真结果进行对比分析。
五、预期成果1. 波导隙缝天线的三维电磁场仿真模型和分析结果；2. 波导隙缝天线的阻抗匹配电路设计和优化结果；3. 波导隙缝天线的性能指标优化结果，如增益、带宽、方向图等；4. 波导隙缝天线的实际测试结果和对比分析。
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。
波导缝隙天线的设计仿真方案详细教程
波导缝隙天线的设计仿真方案详细教程1. 引言波导缝隙阵列天线口径幅度易于控制，具有辐射效率高，方向性强，结构紧凑等特点，而且容易实现低副瓣乃至极低副瓣，因此在雷达和通信领域有着广泛的应用。
高频仿真软件HFSS在电磁仿真领域有着广泛的应用，有着高仿真精度、高稳定性的特点。
使用HFSS 的3D建模功能，可以很容易解决简单的模型创建问题，但是对于复杂天线结构模型的建立，没有特别有效的方法，使得建模过程十分繁琐耗时，而且容易出错。
利用HFSS 提供的VBScript脚本功能，可以对软件进行二次开发，以VBScript作为接口，利用Matlab调用HFSS协同建模仿真，可以简化模型建立的操作，节约设计时间。
本文提出了一套波导缝隙天线的快速建模方法，设计了一个波导宽边裂缝阵列天线。
并以此波导缝隙天线为例，应用Matlab协同HFSS建立模型仿真，对仿真结果进行了分析。
2.基本理论波导缝隙天线是在波导宽壁或窄壁上开缝的天线，波导中传输的电磁波可以通过缝隙向外界进行辐射。
通常有宽边偏置缝、宽边倾斜缝、窄边倾斜缝隙这几种开缝形式。
根据波导终端的形式不同，波导缝隙阵天线可以分为行波阵和驻波阵。
行波阵的波导终端接吸收负载，单元间距稍大或稍小于g /2 ，驻波阵在距离终端g /4 处接短路滑块，单元间距均为g /2 ，本文设计的就是一个波导驻波阵天线。
2.1 波导缝隙天线理论分析波导上的辐射缝隙向外界辐射能量，引起波导负载的变化，应用传输线理论分析波导的工作状态比较方便，将相应的缝隙等效成与传输线串联的阻抗或并联的导纳，再建立对应的等效电路模型，进而可以求出各个缝隙的等效阻抗或导纳。
Stevenson 等效电路法，就是根据传输线理论和波导模的格林函数导出矩形波导缝隙的计算公式。
图1所示为波导宽边纵向偏置缝隙及其等效电路。
归一化等效谐振电导为：。
波导缝隙天线的设计和仿真
波导缝隙天线的设计和仿真波导馈电的缝隙阵天线自第二次世界大战以后有很大发展。
它广泛用于各种领域：1、地面、舰载、机载雷达2、导航雷达3、气象雷达4、雷达信标天线LL………………………………特别最近十几年，随着对雷达抗干扰要求的提高、脉冲多普勒可视雷达的发展，要求天线应具有低副瓣或极低副瓣的性能，使波导缝隙天线成为此项要求的优选形式。
同时随着各种计算机辅助技术的发展，如数控机床的使用，天线的整体焊接技术等，为波导缝隙天线的使用创造了基础。
波导缝隙构成的阵列主要有两种形式，即波导宽边开缝和波导窄边开缝，我们本次主要向大家介绍的是波导宽边开缝而构成的波导缝隙天线阵的设计与仿真。
波导宽边纵缝阵列天线不但具有口面效率高、副瓣电平低等优良的电气性能，而且还有厚度小、重量轻、结构紧凑、强度高、安装方便、抗风力强、功率容量大等特点，从而在机载火控雷达、导弹巡航等方面有着其它天线无法替代的优势。
下面是几个波导宽边缝隙构成的阵列在实际中的应用实例。
主要讨论的内容：1.波导缝隙天线的设计基础理论2.波导缝隙行波线阵天线的设计和仿真3.波导缝隙驻波线、面阵天线的设计和仿真4.波导缝隙天线的Ansoft HFSS的实例设计和仿真（一）波导缝隙阵天线设计的基础理论本章中您主要的目标是：1.熟悉波导缝隙天线的基本概念。
2.了解波导缝隙的基本等效电路。
3.理解波导缝隙天线的基本电参数和缝隙阵列的构成。
4.知道波导缝隙天线的基本设计过程。
把一根波导放在自由空间，在波导输入端输入信号，波导终端接匹配负载。
如果在波导宽边或窄边上切割一个窄的缝隙，此缝隙切断波导壁上的传导电流，在缝隙上将产生电场，且对波导内壁电流产生扰动，并从波导内耦合部分电磁能量向自由空间辐射。
随着缝隙切割在波导壁的位置不同，形成不同的缝隙形式。
若缝隙的几何尺寸、其在波导上的位置以及在波导中传送能量确定，则缝隙辐射能量的幅度及相位就确定了。
一般在工程应用中，只要提到波导缝隙的设计，就会想到缝隙的等效电路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学校代码：_ 11059_学号：0905072010Hefei University毕业论文（设计）BACHELO R DI SSERTATIO N论文题目：__________波导缝隙阵仿真设计____ ____学位类别：工学学士学科专业：________________ 通信工程作者姓名：_______________ 马跃_____________ _________ 导师姓名：郑娟完成时间：_________ 2013-5-27_________ _波导缝隙阵仿真设计中文摘要缝隙天线是由金属面上的缝隙构成的天线。
波导裂缝阵列天线由于其体积小、重量轻、口径效率高、功率容量大和容易实现低副瓣及超低副瓣等优点，在机载火控雷达、导弹导引头等方面有着极为广泛的应用。
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，也可以是非谐振式的。
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。
本次设计要求为天线中心频率10GHz。
本设计通过理论计算和软件仿真实现相结合最终得出结果，最后结果从方向图可以看出该缝隙的增益达到19.05dB，且呈现笔形波束。
而第一副瓣约为-9.5dB，与主瓣相差28.55dB左右，满足波导缝隙阵天线使用场合的低副瓣要求。
关键词：波导缝隙阵；阻抗；导纳；散射系数；HFSS；泰勒线源Design of Waveguide Slot Array SimulationABSTRACTThe slot antenna is the antenna consists of metal surface of the gap. Waveguide slot array antenna because of its small size, light weight, high aperture efficiency,large power capacity and easy to realize low sidelobe and ultra low sidelobe and other advantages, has been widely used in airborne fire control radar, missile seeker. Slot waveguide with the cutting position of different form the gap. Gap are often used in the inclined slot waveguide edge, opened in the longitudinal slot waveguide, the transverse slot and open to the inclined slot in the waveguide center line, they can be resonant, also can bethe non resonant. Because of these gaps are cutting surface current, thus to outer space radiation energy, the slot number, location, size, arrangement of carefully selected, can produce a variety of antenna .The design requirements for the antenna center frequency 10GHz. This design through theoretical calculation and software simulation to achieve the combination of the final results, the final results from the direction of the gap can be seen that gain reaches 19.05dB, and presented a pencil beam. And the first sidelobe is about -9.5dB, and the main valve is about28.55dB, meet the waveguide slot array antenna used low sidelobe requirements.KEY WORD: waveguide slot array; impedance; admittance; scattering coefficient; HFSS; Taylor line source目录第一章前言 01.1 波导缝隙阵天线研究背景及意义 01.2 波导缝隙阵研究的现状 (2)第二章波导缝隙阵天线概述 (4)2.1 天线简介 (4)2.2 波导缝隙阵概述 (5)2.3 波导裂缝阵天线的组成 (6)2.3.1辐射阵面 (6)2.3.2耦合波导 (7)2.3.3馈电波导 (8)2.4 缝隙类型 (8)2.4.1 缝隙类型简介 (8)2.4.2 宽边纵向半波谐振缝隙 (10)2.4.3 宽边横向半波谐振缝隙 (11)2.4.4 窄边斜半波谐振缝隙 (11)2.5 典型波导缝隙阵天线介绍 (12)2.5.1为开在宽壁上的横向谐振缝隙阵 (12)2.5.2 纵向谐振缝隙阵 (13)2.5.3 纵向谐振缝隙阵二 (13)2.5.4非谐振式缝隙阵 (14)2.5.5 匹配偏斜缝隙阵 (14)2.6 缝隙阵列天线参数确定 (15)2.6.1波导缝隙尺寸的确定 (15)2.6.2 波导尺寸和阵元间距的确定 (16)2.6.3泰勒线源近似 (17)2.6.4波导缝隙阵长及缝隙数目的确定 (18)2.6.5辐射缝隙的电导值的确定 (18)2.6.6缝隙偏移量的确定 (19)2.6.7 缝隙匹配的电导条件 (19)第三章技术实现 (20)3.1 软件简介 (20)3.2 天线的技术实现及大体结构 (20)3.2.1 设计原理 (20)3.2.2 HFSS软件的仿真实现 (23)第四章波导缝隙阵的仿真设计过程 (24)4.1 仿真过程 (24)4.1.1子工程1：给定缝隙偏移，优化缝隙的谐振长度 (24)4.1.2子工程2：所有缝隙的完整模型 (29)4.2 天线性能 (34)第五章结论 (35)参考文献 (36)致谢 (38)第一章前言1.1 波导缝隙阵天线研究背景及意义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，随着导弹、火箭、飞机等各种高速飞行器的发展，飞行器天线的研究受到了前所未有的重视，同时也对天线系统提出了更高的要求。
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，因此成为了一种重要韵天线形式，在机载预警雷达、机载气象雷达、导弹导引头雷达以及各种成像雷达中得到了广泛的应用。
图1为E3A“望楼”预警机采用的威斯丁豪斯公司研制的AN/APY-1型S波段脉冲多普勒雷达，平板缝隙阵式天线装在转速6转/分的天线罩内，可根据不同作战条件把360度方位圆分成32个扇区，选用不同的工作模态和抗干扰措施[1]。
图1 E3A“望楼”预警机及采用的AN/APY-1型S波段脉冲多普勒雷达图2 单根及平板波导缝隙天线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，上图2为几种单根及平板波导缝隙天线。
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，也可以是非谐振式的。
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。
低副瓣要求的波导裂缝阵列天线的设计有着相当高的难度。
由于计算机技术的发展和天线加工工艺的提高，以及对雷达抗干扰要求的提高和脉冲多普勒雷达技术发展带来的需求刺激，在上个世纪70年代到90年代初期，波导裂缝阵列天线理论研究和工程设计技术得到了较快的发展，有些国家在设计方法和生产工艺方面都达到了相当成熟的阶段。
目前国际上也在大力开展机载相控阵雷达的研制工作，但技术尚未成熟，并且考虑到相控阵天线成本较高，大角度扫描状态下很难实现低副瓣性能等实际困难，可以预见在今后相当长的时问内，裂缝阵列天线仍将是飞行器雷达天线的首选。
同时随着各种计算机辅助技术的发展如数控机床的使用，天线的整体焊接技术等，为波导缝隙天线的使用也创造了有利的条件。
1.2 波导缝隙阵研究的现状低副瓣波导平板裂缝天线设计中存在的技术问题多年来一直是微波天线领域中研究的热点。
国外在40年代末期就开始了波导裂缝天线的研究，首先开展了对波导裂缝的研究和设计波导裂缝天线的尝试工作。
1948年利用波导的等效传输线理论及波导格林函数，取缝隙长度为λ/2(λ为工作波长)，导出了各种形式缝隙的归一化电阻(电导)的计算式。
随后利用变分公式，考虑了波导壁厚的影响，计算了缝隙的阻抗(导纳)特性。
在70年代到90年代初期的二十多年里，计算机技术得到了极大的发展。
计算机提供的计算速度和存储容量使得很多复杂的电磁场问题可以计算出精确的结果，这也使得平板裂缝天线理论研究和工程设计技术得到了蓬勃发展。
后来又采用矩量法对波导宽边纵向辐射裂缝进行了分析。
采用的方法是，在裂缝的上、下口径上运用磁场连续性条件得到两个积分方程，将厚度为t的裂缝视作一个腔体，分别建立波导、半自由空间、裂缝腔体的格林函数，然后用矩量法计算裂缝口径上电场沿裂缝长度方向的数值。
后来在忽略波导内缝隙间互耦和波导壁厚影响的情况下采用等效磁流片的方法导出考虑辐射裂缝间外互耦以及高次模影响的解析表达式，并将辐射裂缝的设计理论归结为三个方程。
EUiott等的卓越贡献，使得平板裂缝天线的理论研究和工程设计达到了较为成熟的阶段，他建立的理论为当今波导裂缝阵列天线设计方法的主流[2]。
国内对裂缝阵天线的研究相对来说起步较晚，主要从70年代开始开展研究，一大批科研人员在理论分析计算、设计方法、实验研究、加工工艺等各个方面开展了大量工作，取得了相当的进展，但性能距国际先进水平仍有很大差距。