阵列天线设计流程与高级培训讲解.pdf

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1、阵列天线设计流程与高级培训@ANSYS中国主要内容•阵列天线与仿真流程1背景•宽带无限大阵列仿真•实际有限大阵列仿真方法与技巧2阵面设计•阵列RCS评估•新一代场路耦合收发模块设计方法3场路耦合•馈电系统与阵列天线的双向耦合仿真•阵列与载体平台4更多实际条件•多物理场（热，结构）阵列天线的应用需求•电扫描天线阵列由于诸多优点成为主流；•阵列规模大，仿真存在挑战；•T/R组件集成，耦合效应强，要求精度高；•平台效应以及实际工作时的多物理场效应，影响设计指标相控阵列天线系统概述运载平台有源通道天线阵列BFNA

2、mpCirculatorInputI500模块级设计要点T/R模组天线阵列BFNAmpCirculatorInputI5001）单元超宽带设计6）通道宽带化设计2）阵列高增益、低副瓣7）大功率射频发射模块：TWT,铁氧体移相器，PA（无源）3）方向图赋形8）基于MMIC的T/R模块（有源相控阵）4）扫描盲区预评估9）天线信号处理与DBF技术（有源相控阵）5）低天线RCS系统级设计难点运载平台天线阵列有源通道BFNAmpCirculatorInputI5001）天线与有源T/R模组的相互作用（有源）2）T/

3、R模组的系统稳定性（有源）3）带运载平台的方向图畸变4）评估带运载平台的天线系统的扫描盲区5）对飞机内电缆的电磁干扰（EMI）波束成形广域搜索–余割平方波束聚束模式－泰勒权重16单元组阵天线单元的幅相控制发送/接收(T/R)模块功能框图天线单元波束形成网络环形器功率分配(BFN)TransmitReceive(幅度/相位)功放复制n个ExampleT/RModule新的设计手段：系统集成化开发天线＋T/R组件天线单元环形器功放波束成形(BFN)功率分配关键问题与仿真技术•阵列天线与仿真流程1背景•宽带无限

4、大阵列仿真•实际有限大阵列仿真方法与技巧2阵面设计•阵列RCS评估•新一代场路耦合收发模块设计方法3场路耦合•馈电系统与阵列天线的双向耦合仿真•阵列与载体平台4更多实际条件•多物理场（热，结构）所需的仿真技术系列Ansoft解决方案NonlinearMaterials•电磁部件RadiationThermal–FrequencyMatching•设计管理Coupling–•NonlinearCircuit电路仿真–•热(散热)/应力(变形)–ANSYSMechanical–ANSYSFluent•工程化选

5、项：HPC，DSO，HFSSforECAD，。。。2.天线阵面设计辐射单元微带准八木天线（集成巴伦）回波损耗铁氧体环形器HFSS中的3D电磁场仿真远场辐射方向图AntennaDesignKit天线快速设计助手GUI-basedwizardtool•Automatesgeometrycreation,solutionsetup,andpost-processingreportsfor50commonantennaelements•AssistsinlearningtouseHFSSforantennades

6、ignParametricantennageometry•EasilymodifyparametersinHFSSaftergeneratinginitialmodel•FacilitatesparametricsweepsandoptimizationsSynthesisfeatureforeachantenna•Automaticallygeneratesphysicaldimensionsfordesiredfrequency•ProvidesstartingpointfornewdesignsAv

7、ailableAntennaTypes(part)PlanarDipoleWireDipoleRectangularPatchEllipticalPatchPyramidalHornE-planeSectoralH-planeSectoralConicalHornCircularRectangularHornHornWaveguideWaveguideArchimedeanSpiralLog-SpiralSinuousSpiralWireDipole天线阵介绍16x16单元天线阵•256Y-极化准八木天线

8、单元15mmx15mm单元尺寸•50o圆锥扫描频段9GHz～11GHz天线阵分析方法设计单元法计算量小考虑单元间互耦忽略阵列边缘效应不支持各单元任意幅相馈电验证有限大阵列包含所有电磁效应计算量大2.1天线阵面设计－单元法单元法仿真准八木天线天线单元仿真时采用周期性边界条件，使SlaveFloquetPort边界上的场不Master边界上的场相同或加入固定相差SlaveMaster天线单元采用微带T线馈电，设置为波端