052_用ansys feko对波导缝隙阵天线的设计与仿真

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1、2006年用户年会论文用AnsysFeko对波导缝隙阵天线的设计与仿真顾俊梁子长目标与环境电磁散射国防科技重点实验室航天科技集团公司八院八0二所上海200438[摘要]本文叙述了波导缝隙阵天线的主要设计过程。借助Ansys的高级电磁仿真软件FEKO对天线进行了设计和仿真计算，并与实测数据进行了比较，仿真结果与实际结果吻合,结果说明了该方法的有效性及FEKO软件的高效、准确性。[关键词]Ansys、Feko、波导缝隙阵、设计与仿真TheDesignandSimulationofSlotArrayAntennaUsingAnsysFekoGuJunLIANGZi-chan

2、g(ChinaAstronauticsScienceAndTechnologyGroup，No.802ResearchInstituteofShanghaiAcademyofSpaceflightTechnology,Shanghai200438,China)[Abstract]Thispaperintroducesthemaindesignprocedureofslotarray.AntennaaredesignedandsimulatedbydintofadvanceelectromagneticFEKOsoftwareofAnsyscompany,thecalc

3、ulatedresultsareconsistentwiththeresultfrommeasureddata,whichassurevalidityofthemethod,higheffectivityandaccuracyofFEKO.[Keyword]Ansys、Feko、slotarray、designandsimulation1前言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：地面、舰载、机载雷达、导航雷达、气象雷达、雷达天线等等。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

4、性能，使波导缝隙天线成为此项要求的优选形式。[1]波导缝隙阵列天线E面方向图宽，H面方向图主峰倾角有特殊取向，可控制。副瓣电平可以控制在-20dB，甚至-30dB以下。两根天线就可以形成漏斗状的方向图，非常适用于导弹系统2006年用户年会论文等领域。这种天线馈电方式灵活，即可用于波导接口，也可以用于电缆接口。如果选择适当的缝隙阵形式，即可以从天线的前端馈电，也可以从后端馈电，给结构设计带来极大方便。2理论设计波导缝隙阵列天线的设计主要确定波导尺寸和阵元的间距、确定缝隙阵长及缝隙的数目、[2][3]确定辐射隙缝的电导值以及缝隙偏移波导宽边的中心线距离。其设计的一般程序如

5、下：1）根据给定的天线性能要求参数确定缝隙阵的形式、尺寸、缝隙数目。图1波导宽边辐射纵缝图2天线主波束指向示意图缝隙单元在波导宽边中心线一侧排列。由天线阵的波束θ，确定波导宽边尺寸a，由于：02π2πdcosθ=d（1）0λλ0gλ02又：λ0=λg/1−()（2）2a将（2）代入（1）可得：λ0a=（3）2sinθ0式中：λ为自由空间波长；λ为波导波长；a为波导宽边。0g当能量由波导一端输入，主波束要倾向终端负载方向，同时又要保证只有一个主瓣，不出现栅瓣，辐射缝隙间距的确定如下：λλ0gd<（4）λ+λ0g2006年用户年会论文缝隙宽度W可根据下式确定：10≤(λ)

6、≤200（5）W缝隙缝长L可根据下式确定：λL=.096×0（6）2由波瓣宽度及增益要求确定缝隙阵的长度：λ0L=σβ⋅（7）02θcosθ5.0H0如果已知缝隙间距即可得缝隙总数：N=L()d/+1（8）2）根据副瓣电平的要求对阵元进行泰勒线源近似，计算出各缝隙的激励电流分布幅度和相位。对于泰勒阵列各单元的激励幅度为。n−1f()p=1+2∑S()()mcosmp（9）m=1其中：⎧2πdnn,=,2,1,0L,N2π⎪L(单元总数n=2N+1)（10）p=ξ=⎨()L⎪πd2n+1()()单元总数n=2Nn,=,2,1,0L,n−1⎩L3）根据激励分布结合经典公式

7、确定缝隙实际物理参数；根据辐射功率和激励分布所确定的电导值确定缝隙宽度。假设天线输入功率为1，终端吸收负载吸收的功率为r，则根据关系式：2πp(f[)])p(g=（11）1π2p2∫−πp(f[)]dp−∫−πp(f[)]dp1−r可得到每个缝隙的电导值。宽边上纵向并联缝隙的电导为：2006年用户年会论文g=gsin2(πYa/)（12）n1n其中：⎛⎞2⎛⎞g=⎜.209aλb/λ⎟cos⎜λπ2/λ⎟（13）1⎝g0⎠⎝0g⎠是缝隙距波导宽边中心线的距离。4）利用AnsysFeko的优化功能得到每个缝隙的谐振长度。5）根据单元尺寸结合阵分布确定缝