波导缝隙天线的发展及理论研究课程设计报告

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1、课程设计报告设计题目：波导缝隙天线的发展与理论研究学院：电子工程学院专业：电磁场与无线技术西安电子科技大学电子工程学院课程设计任务书学生姓名指导教师职称讲师学生学号02106020专业电磁场与无线技术题目波导缝隙天线的发展与与理论研究任务与要求1了解波导缝隙天线的发展前景以及研究意义2认清天线带宽的定义以及限制因素3了解波导缝隙天线的基本原理4了解波导窄边、宽边缝隙阵列天线的设计5增强个人查找资料以及归纳总结的能力开始日期2013年9月2日完成日期2012年9月15日课程设计所在单位：电子科技大学电子工程学院021061班摘要波导缝隙天线具有结构紧凑!效率高!功率容量大!安装方便的优

2、点,同时由于波导缝隙天线口面分布易于控制,很容易实现窄波束、赋形波束、低副瓣甚至超低副瓣,因此在机载火控雷达、导引头等方面有着广泛的应用。本文主要从以下几个方面对波导缝隙行波天线进行了研究：首先，介绍波导缝隙阵的基本理论，对非谐振式缝隙阵进行了详细讨论，应用行波近似和等效电路法对波导缝隙天线进行了分析。其次，在理论研究的基础上，介绍了两种非谐振式波导缝隙天线——波导窄边缝隙阵列天线和波导宽边缝隙阵列天线的设计思路。然后简要介绍了天线散射的基本原理。最后，研究了掠辐射波导缝隙天线的设计方法,讨论了圆柱和圆锥载体对掠辐射波导缝隙天线性能的影响"载体的存在不会影响掠辐射波导缝隙天线的主波束

3、指向,但会提高其副瓣。关键词:波导缝隙天线阵列，天线散射，掠辐射目录一、研究背景..............................5二、波导缝隙天线基本原理.....................62.1理想缝隙天线.........................72.2波导缝隙天线........................…102.3波导窄边缝隙阵设计方法..................132.4波导缝隙阵及其分类.....................16三、波导窄边与宽边缝隙阵列天线的设计............17四、天线散射的基本理论.......

4、..............18五、共形掠辐射波导缝隙天线..................21六、个人小结..............................22第一章随着电子化程度的迅速提高，以争夺电磁频谱使用和控制权的电子战已经成为现代战争的重要组成部分。由于电子对抗中的电磁干扰信号很强，战场环境对雷达性能的要求也越来越高，因此雷达系统必须具有很强的抗干扰能力。而雷达天线作为电磁波收发系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响雷达的生存能力和抗干扰能力，因此要求雷达天线具有高增益，窄波束或赋形波束，并且应具有低副瓣或极低副瓣的性能，以降低被敌方雷达截获的概率，从而在电子

5、对抗中获胜。如果在同轴线、波导管或空腔谐振器的导体壁上开一条或数条窄缝，可使电磁波通过缝隙向外空间辐射，从而形成一种天线，这种天线称为缝隙天线。常用的缝隙天线分为微带缝隙天线和波导缝隙天线两种形式。微带缝隙天线由于其易共形、加工方便、成本低等优点得到广泛研究，但其损耗大，功率容量低，效率不高。而波导缝隙阵列天线具有结构紧凑、重量轻、体积小、功率容量大、口径效率高且容易实现低副瓣窄波束等特点，因而在气象、导航、机载、舰载和弹载雷达等领域得到广泛应用。波导缝隙阵列天线是指在波导宽边窄边上开有缝隙，并切断波导内壁上电流的天线。在缝隙处，表面电流的一部分绕过缝隙，另一部分以位移电流的形式沿原

6、方向流过缝隙，位移电流的电力线将向外空间辐射，这就是波导缝隙天线工作的基本原理。常用的波导缝隙阵列天线单元有波导宽边偏置纵缝、倾斜缝和波导窄边倾斜缝等。这种天线馈电方式也很灵活，可以直接使用波导接口，也可用电缆接口。选择适当的缝隙阵形式，既可以从天线的端馈电，也可以从后端馈电，给结构设计带来了极大的方便。随着计算机技术的发展和天线加工工艺的提高，波导缝隙天线的理论研究和工程设计工作得到了较快的发展，现在一些国家在波导缝隙天线的设计方法和生产工艺方面都达到了相对成熟的阶段，各种电磁仿真软件的出现也为波导缝隙天线的设计和应用创造了有利条件。波导缝隙天线的理论设计方法很多，但是实际的大型波

7、导缝隙阵列天线设计存在很大的困难，关键就在于雷达系统中的波导缝隙阵列天线单元很多，单元间的耦合现象严重，因此与理论分析结果有很大误差。本文所应用的设计方法是在近似考虑各单元耦合的基础上，对两种形式的波导行波缝隙天线进行设计，对波导缝隙天线的优化设计方法进行了研究。第二章波导缝隙天线基本原理及分析波导上的缝隙随着位置的不同而构成不同形式的缝隙。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的倾斜缝隙。如果这些