基于HFSS的双脊喇叭天线的设计
一种基于HFSS的4GHz双模圆锥喇叭卫星天线设计
α∈(0.860,1.800)in；A ∈(1.800,2.505)
in。根据 TM 模与 TE 模振幅复矢量之比
11
11
确定口面模比 M11。喇叭近似无耗, 取台阶
处的模比
M
11,0
≈
M
，而
11
，
可求得台阶ρ =0.5406，再由τ =1/ ρ与θ
的近似关系[6]得出θ ，由ρ = α /A 确定
TE
，主
11
模圆波导的模在台阶处激发若干高次模，
选择尺寸α、A，台阶比ρ = α /A，使之
能传输 TM11 和 TE11 模，其余可能激起的 高次模被截止。
３ 天线结构参数确定
本天线设计的结构参数有：激励段小
图 ２ ＨＦＳＳ 模型
１ 引言
现有星载天线因热变形，展开精度而 导致性能的不稳定性一直无法得到解决[1]， 因而采用更有效的天线元减少伸展面积是 解决问题的一个途径。喇叭天线是微波频 段上广泛使用的天线,其用途主要有两个方 面[2：] (1)作为独立天线使用；(2)用来照射不 同形式的反射面或透镜。近年喇叭天线的 核心课题[3][4]是研究开发设计在双频段、多
制 造
中国科技信息 ２００８ 年第 ２４ 期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｄｅｃ．２００８
一种基于 ＨＦＳＳ 的 ４ＧＨｚ
双模圆锥喇叭卫星天线设计
冯庆玉 １ 杜汪洋２ １．中国传媒大学信息工程学院 １０００２４ ２．装备指挥技术学院装备采办系 １０１４１６
快速处理。 在进行数据采集过程中，信号首先通
过传感器将磁信号转变为电信号，再通过 放大器放大，并且滤掉高频干扰信号，由 A/D 转换器将模拟信号转换成数字信号 后，送入微机处理上传到上位机并存储。
基于HFSS的双频微带天线仿真及设计
基于HFSS的双频微带天线仿真及设计HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一款广泛应用于天线设计领域的电磁仿真软件。
本文将基于HFSS进行双频微带天线的仿真和设计，包括仿真模型构建、参数设置、频率扫描、天线设计优化等内容。
以下是对于每个步骤的详细介绍。
首先，在HFSS软件中创建一个新的项目，然后选择"Design Type"为"Antenna"。
接下来，根据双频微带天线的特点，构建天线的几何结构。
双频微带天线通常由一个辐射贴片和一个馈电贴片组成。
辐射贴片的几何结构决定了辐射频率，馈电贴片的几何结构决定了馈电频率。
根据具体的设计要求，可以选择矩形、圆形或其他形状的贴片。
在构建天线的几何结构后，需要设置天线的材料属性。
可以选择常见的介质材料，如FR-4、Rogers等，然后设置其相对介电常数和损耗因子。
这些参数对天线的性能有重要影响，需要根据具体的设计需求进行调整。
完成材料属性设置后，需要定义辐射贴片和馈电贴片的端口。
通常，辐射贴片和馈电贴片的接地为共地，但其余部分分开。
可以通过选择适当的面来定义每个端口。
然后，设置端口的激励类型和激励参数。
常见的激励类型有电流激励和电压激励，而激励参数包括频率、幅度和相位等。
在设置好端口后，可以进行频率扫描，以获取天线的频率响应。
可以选择在一定范围内进行频率扫描，也可以单独指定感兴趣的频率点。
通过分析结果可以得到辐射和馈电贴片的共振频率，以及频率响应的带宽等信息。
如果设计的频率不满足要求，可以对几何结构和材料参数进行调整，然后重新进行频率扫描。
当天线的频率响应满足要求后，可以进行天线设计的优化。
优化的目标通常包括增加天线的增益、改善天线的辐射效率、扩展天线的带宽等。
可以通过对辐射贴片的长度、宽度、形状等进行调整，或者对馈电贴片的长度和宽度进行调整。
优化过程中，可以通过设置参数范围和优化目标，使用HFSS内置的优化算法进行自动优化。
基于HFSS的圆锥喇叭天线设计资料ppt课件
我们能够获得已知增益使斜径最短的最 佳圆锥喇叭。
对于一定的斜径，当我们画出增益随口 径半径变化的曲线时，会发现使增益最 大的口径半径值不是一个固定值，而是 一个较宽的范围。
用增益为纵坐标，给出一组这样的曲线， 由图可以看出，过增益最大值可以搭出 一条对应于S=0.39的线。
这就是GF=2.85dB(ATL+PEL)的最佳喇叭。
无量纲常数S R R2 a2
S a2
2R
给定增益设计喇叭
• 该表中同时列出了以S作为 参变数的圆锥喇叭渐变振幅 和相位误差损失值。利用此 表容易求得已知喇叭参数的 增益，或已知（给定）增益 设计喇叭天线。
• 增益与口径直径关系式
其中GF为误差损失值
GF ATL PEL
ATL为幅度渐变效率 PEL为相位误差效率
仿真结果
远场增益
驻波比
工作频率附近S参数
远区辐射场3D极坐标图
结果优化
仿真结果分析
• 工作频段附近S11小于-25dB，满足要求。 • 最大辐射方向上增益大于20dB。 • 驻波比接近于1:1，说明天线能获得较大的辐射功率。
谢谢
背景、发展
天线
发射机
（换能器）
接收机
馈线
馈线
为了改善方向性，压窄方向图和获得较高的增益，需要增大波导辐射器的口径 面积，将波导终端做成逐渐张开的形状，就是喇叭天线。
天线电参数
• 辐射方向图 • 方向系数 • 天线效率 • 增益 • 阻抗
微波网络S参数
喇叭天线参数
馈电波导可以是矩形或圆形的。图 中w是矩形口径的宽度，a是圆形 口径的半径．R称为斜径，从口径 中心到波导与喇叭接口处的距离是 轴长 L。
喇叭天线参数及பைடு நூலகம்求
双模圆锥喇叭天线的设计
相关内容的学习准备
1.3 圆锥喇叭 圆锥喇叭一般采用圆波导馈电，描述圆锥喇叭的尺寸有口径直径D，喇叭 长度R。圆锥喇叭的口径场的振幅分布与圆波导中的TE11相同，但是相位按平 方律沿半径方向变化。 下图计算了不同轴向长度圆锥喇叭的方向系数与口径直径的关系。从中可 以看出，圆锥喇叭仍然存在着最佳尺寸。与矩形喇叭类似，当轴向长度一定 时，增大口径尺寸的效果将以增大口径面积为优势逐渐地转向以平方相位偏移 为优势。
多模喇叭就是应此要求而设计的它利用丌连续截面激励起的数个幅度及相位来配置适当的高次模使喇叭口径面上合成的e面及h面的相位特性基本相同从而获得等化和低副瓣的方向图使之成为反射面天线的高效率馈源
隔页
1
相关 内容
2
设计 要求
3
模型 参数
4
HFSS 仿真
5
结果 展示
6
记录 总结
7
终页
8
相关内容的学习准备
1.1 天线 天线是任何无线电通信系统都离不开的重要前段器件。尽管设备的任务并 不相同，但天线在其中所起的作用基本上是相同的。天线的任务是将发射机输 出的高频电流能量（导波）转换成电磁波辐射出去，或将空间电波信号转换成 高频电流能量送给接收机。为了能良好地实现上述目的，要求天线具有一定的 方向特性，较高的转换效率，能满足系统正常工作的频带宽度。天线作为无线 电系统中不可缺少且非常重要的部件，其本身的质量直接影响着无线电系统的 整体性能。
HFSS仿真流 程
建立喇叭模型 创建波端口，设置端口 激励。 求解设置，求解 工程。查看结 果。
1
3
Re Fa Mi
5
2016
Do
So
2
创建辐射边界。
4
圆形口径双模喇叭天线设计
桂林电子科技大学实验报告 2015 -2016 学年第一学期
开课单位海洋信息工程学院
适用年级 13级电子信息工程
课程名称无线传感器网络
主讲教师
课程序号 1510380
课程代码 BT1605010X0
实验名称圆形口径双模喇叭天线设计
实验学时 6
学号 13160304
姓名
圆形口径双模喇叭天线设计
一、实验目的
利用电磁软件Ansoft HFSS设计一款圆形口径双模喇叭天线。
在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。
二、实验原理
圆形口径喇叭天线通常称为圆锥喇叭天线，双模圆锥喇叭通过TE11模和TM11模的适当综合
获取轴对称的等化波束方向图和低的交叉极化电平.由于双模圆锥喇叭具有结构简单的突出优点,对于窄频带的反射面天线系统。
原理图：
仿真图：
实验总结
经过这次实验，让我明白了分析的重要性，还有专业知识的掌握性，我们应该大量学习。
实验六-双模圆锥喇叭天线的设计与仿真.docx
实验六 双模圆锥喇叭天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个双模圆锥喇叭天线2.查看并分析该双模圆锥喇叭天线的收敛结果、远场方向图及喇叭轴比曲线、喇叭驻波比信息二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台 三、实验原理圆锥喇叭一般采用圆波导馈电,描述圆锥喇叭的尺寸有口径直径D,喇叭长度R 。
圆锥喇叭的口径场的振幅分布与圆波导中的TE11相同,但是相位按平方律沿半径方向变化。
下图计算了不同轴向长度圆锥喇叭的方向系数与口径直径的关系。
从图中可以看出,圆锥喇叭仍然存在着最佳尺寸。
与矩形喇叭类似,当轴向长度一定时,增大口径尺寸的效果将以增大口径面积为优势逐渐地转向以平方相位偏移为优势。
最佳圆锥喇叭的主瓣宽度与方向系数可以由以下公式近似计算：在增益最大值(图中虚线)处,可归纳出R 与D 的近似关系λλ15.04.22-=DRop喇叭天线通过馈电段向移相段输入电磁场,通过波模的激励、传输和控制到达喇叭口面形成口面场,由口面场向空间辐射,在辐射区干涉叠加,形成了辐射场在空间的分布幅度方向图和相位方向图,并得到各项辐射性能。
在双模圆锥喇叭中,使用主模TM11和另一个高次模TE11,主模圆波导的模在台阶处激发若干高次模,选择尺寸α、A 、台阶比ρ = α /A ,使之能传输TM11和TE11模,其余可能激起的高次模被截止。
喇叭作为反射面天线的馈源,其相位中心位置可采用解析方法或实验技术来确定,但是解析方法一般较烦琐,且只有少数的结构有解析公式,多采用实验技术来确定天线的相位中心。
因为圆锥喇叭结构具有对称性,所以其相位中心就在其轴线上虚顶点与口面中心之间的某处。
在实验之前先对喇叭进行电磁仿真,初步确定其相位中心的位置,再根据实验的测试数据进一步确定其相心的位置。
相心位置用Q 表示,即轴线上相位中心到喇叭口面中心的距离,如下图所示。
双模圆锥喇叭的远区辐射场为：()}]sin 83.3[1)84.1()83.3(84.1cos 1cos 1{sin sin 21cos 1sin 21'111111111111θθλλθθθλθλφλλλλθA J J M A A J E k kk gH gE gH gH -+++++=200'11111)84.1sin (1)sin (21cos cos θθλλλλθφφkA kA J E gH gH -•++=四、实验内容设计一个双模圆锥喇叭天线,其指标要求如下： 中心频率为：5GHz ；0.50.522() 1.222() 1.050.5()H m E m m rad d rad d dD λθλθπλ⎫=⎪⎪⎪=⎬⎪⎪=⎪⎭采用圆波导喇叭馈电结构,并使用两个激励模式,该两个模式的初始误差为90°,构成圆极化。
基于HFSS的天线设计流程
基于HFSS的天线设计流程HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一种用于高频电磁场仿真的软件工具，常用于天线设计领域。
以下是基于HFSS的天线设计流程，详述了设计前的准备、模型建立、仿真和优化等关键步骤。
一、设计准备1.需求分析：明确天线设计的要求，如频率范围、增益、方向性等。
2.材料选择：根据设计要求选择合适的材料，如介电常数、磁导率等。
二、模型建立1.创建天线几何体：使用HFSS的建模工具，绘制天线的几何形状，如导线、片状、贴片等。
2.导入材料参数：为天线几何体设置材料参数，指定介电常数和磁导率等参数。
3.锁定边界条件：确定边界条件，如天线周围是否存在接地平面或闭合结构等。
三、仿真设置1.电磁辐射频率范围：设定天线的工作频率范围。
2.网格划分：对天线模型进行网格划分，使得模型细节得到准确表达。
3.求解器设置：选择合适的求解器类型和参数，如自适应网格细化程度、计算精度等。
4.激励方式：选择天线的激励方式，如电流激励、电压激励等，设定激励位置和幅度。
四、仿真分析1.获取S参数：运行仿真分析，获得天线的S参数，即反射系数和传输系数。
2.方向图：计算天线的方向图，分析天线的辐射花样和辐射功率密度。
3.阻抗匹配：根据S参数结果，优化天线的匹配网络，以提高天线的输入阻抗匹配度。
五、优化设计1.参数化：对天线的关键参数进行参数化设置，方便后续的优化建模。
2.参数扫描分析：对参数进行范围扫描分析，观察参数变化对天线性能的影响。
3.优化算法：根据优化目标，选择合适的优化算法，如遗传算法、粒子群算法等。
4.优化迭代：根据优化算法计算出新的参数组合，重新运行仿真，比较新的性能结果。
5.反馈分析：根据优化结果进行反馈分析，调整参数范围，直至达到设计要求。
六、仿真验证1.原型制作：根据优化结果，制作实际天线样机。
2.测量验证：通过测试设备对样机进行测量，比较测量结果与仿真结果的一致性。
HFSS9.0在喇叭天线设计中的应用
HFSS9.0在喇叭天线设计中的应用安叶 杜起飞 顾伟北京理工大学微波电路实验室100081[摘要] 本文简要介绍了喇叭天线的理论，并利用Ansoft公司的电磁场仿真软件HFSS9.0对喇叭天线的特性进行了较为详细的仿真。
得到了良好的结果，对较宽频带喇叭天线的设计具有良好的指导意义。
关键词：喇叭天线，电磁场仿真，HFSS9.0一. 概述喇叭天线是一种应用广泛的微波天线，其优点是结构简单，频带较宽，功率容量大，调整与使用方便。
合理的选择喇叭尺寸，可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣，较小副瓣和较高的增益。
因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛，是一种常见的测试用天线。
传统的天线设计方法总是由设计师根据天线的分析理论以及自己的经验通过编程进行数值计算的方法来确定天线的各参数，由于一般的书本理论均建立在近似分析的基础上，故设计初只能得到计算理论上的模型，而后根据实际实验进一步调整设计，这样做不仅花费了大量的时间和精力，而且费用昂贵。
因此采用现代计算机为基础的电磁场数值仿真、优化分析方法必将成为设计师的首要选择。
Ansoft公司的HFSS高频三维仿真软件应用切向矢量有限元法来求解任意三维射频器件的电磁场分布，可直接得到特征阻抗，传播系数，S参数，辐射场，天线方向图等结果。
自适应网格抛分技术，快速扫频，全波spice技术以及大矩阵快速压缩算法技术的应用大大提高了求解精度和速度。
特别是HFSS9与HFSS8相比不仅界面更加人性化，建模更加简单，而且仿真、优化功能上也有较大的改进。
本文就是利用HFSS9软件对喇叭天线进行仿真和优化。
二. 设计原理本文介绍的喇叭天线是角锥喇叭，它是H-面和E-面均扩展而成。
如 图1所示。
这种形状将在两个主平面均产生窄波瓣，因而形成笔状波瓣。
假定波导只是单模传播，即只有TE10波，不考虑绕射。
采用几何光学近似，喇叭口径场同馈电波导口面场一样，只是有个相位差δ。
角锥喇叭的口径场为：（1）这里，k=2π/λ，δx和δy分别是从喇叭口径到波导口面场的相位差在x方向和y 方向的值，对于E面就相当于图1-b 的M2N2-M1N1，得到：（2）喇叭远场为：- 12 -Ansoft2004年用户通讯其中：轴向远场方向性系数为：D=D0L EH，其中，D0=32AB/（πλ2），L EH为相位差造成的增益修正项损耗。
1~5 GHz超宽带双脊喇叭天线的设计
电子技术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering1 引言由于宽带喇叭天线结构简单，方向性好，相位中心稳定，在通信、雷达、电磁兼容和电子对抗等领域得到广泛应用，在微波测量系统中被大量的用作标准测量天线。
本文根据宽带波导理论设计了一种频率范围为1GHz~5GHz的超宽带加脊喇叭天线，测试结果可见全频段内驻波比最大值为2.8，对1.18G、1.33G、2.9G、4.3G等四个频点进行方向图测试，均具有良好的增益曲线平坦度，测试频点最小增益为4.53dBi，且全频段内方向图均未分裂。
2 喇叭天线的设计图1为加脊喇叭天线的结构示意图，天线由激励段、脊波导段、加脊喇叭段组成。
本设计中天线的工作频率范围为 1GHz~5GHz，要求喇叭部分截止频率应低于1GHz，且在上述频率范围内膜传输[1]。
双脊喇叭天线设计中，优化脊波导部分尺寸，可改善馈电端到喇叭口径之间的阻抗匹配。
在双脊波导[2]的设计中，波导截面如图2所示，长边和短边分别为a，b，脊宽和脊间距分别为a1，b1。
其中，脊波导的截止频率为：（1）脊波导的截止波长为：（2）脊波导的特征阻抗为：（3）其中，式（3）中的λc 为脊波导截止波长，λ0为自由空间波长，Z∞为λ趋于零时脊波导的等效阻抗。
由于脊棱边缘电容效应，如式（1）和（2）所示，脊波导主模TE10模的截止频率比矩形波导TE10模的截止频率低，而其TE20模的截止频率比矩形波导的TE20模的截止频率高。
因此，脊波导单模工作的频率很宽。
同时因其等效阻抗很低，脊波导一般用来做阻抗变换的过渡结构。
由上，由截止频率λc 得到a1、b1的初始数据，利用AnsoftHFSS电磁仿真软件建立最初三维仿真模型,对 a1、b1尺寸进行优化,得到λc 所对应的a1、b1精确值。
从同轴馈电端到短路面间的脊波导部分为短路段部分, 该部分对于展宽变换的带宽有着很大作用。
超宽带双脊喇叭天线的设计
超宽带双脊喇叭天线的设计
翁呈祥;高玉良;许明;廖伟;蔺美青
【期刊名称】《压电与声光》
【年(卷),期】2011(33)2
【摘要】该文基于喇叭天线的基本理论,研究了影响喇叭天线截止频率的因素,确定了双脊喇叭天线的基本尺寸,最后利用HFSS软件进行喇叭天线的建模仿真优化,确定了6~18 GHz超宽带双脊喇叭天线的最终尺寸。
仿真数据和测试结果吻合的很好,在整个频率范围内增益大于G〉10 dB,驻波比小于VSWR〈1.6,它的主波束在整个频段几乎没有分裂,现已应用于电子对抗领域。
【总页数】3页(P336-338)
【关键词】超宽带;双脊喇叭天线;方向图
【作者】翁呈祥;高玉良;许明;廖伟;蔺美青
【作者单位】空军雷达学院雷达对抗研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN95
【相关文献】
1.宽带双脊喇叭天线的设计与分析 [J], 张青;刘元云;商远波
2.超宽带双脊喇叭天线的仿真与设计 [J], 吴禄军;王群;唐章宏;刘占杰;施楣梧
3.2～18GHz超宽带双脊喇叭天线的设计与实现 [J], 张丰;张显才;张小涵;翟际遥
4.2~18GHz超宽带双脊喇叭天线的设计与实现 [J], 张丰;张显才;张小涵;翟际遥
5.1~5 GHz超宽带双脊喇叭天线的设计 [J], 王菲
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基于HFSS的天线设计流程
天线设计流程：1.确定设计目标2.查阅资料，确定形状，给出结构图（变量形式）3.仿真建模、求解4.优化设计，确定变量值5.版图，加工，测试设计目标：设计并实现一款超宽带天线，天线馈电方式采用50Ohm微带线进行馈电，天线在3.1-10.6GHz频段范围内满足S11<-10dB，天线辐射方向图为全向。
天线介质基板采用选用介质板FR-4，其相对介电常数为4.4，厚度为h=0.8mm。
基于HFSS13.0的超宽带天线设计实例：一、建立工程菜单Project->Insert HFSS Design二、设置求解模式菜单HFSS->Solution Type->天线为Driven Modal三、天线模型建立1、设置模型尺寸长度单位菜单Modeler->Units->mm->OK单位一般设置为毫米mm。
2、天线模型结构本例天线采用的模型如图1所示，其详细结构尺寸见表1.图1超宽带平面天线结构图表1初步设计的超宽带平面天线尺寸微带线阻抗验证：1)、采用Agilent AppCAD计算2、采用LineCalc计算工具（ADS中的工具）3、输入设计参量菜单Project->Project Variables或者HFSS->Design Properties点击Add，输入w=16mm变量，详见下图依次输入表1中全部变量，最终如下图4、建立模型（1）创建介质板FR4（a）在菜单栏中点击Draw>Box，在模型窗口任意创建Box1（b）双击模型窗口左侧的Box1，改名为Substrate，在点击Material后面的按钮，选择Edit，搜索FR4，选择FR4_epoxy点击确定。
（c）双击模型窗口左侧Substrate的子目录Createbox，修改介质板大小及厚度。
介质板长l=32mm，宽w=16mm，厚h=0.8mm，如下图所示，点击确定。
（2）创建微带馈线（a）在菜单栏中点击Draw>Rectangle，在模型窗口任意创建Rectangle1（b）双击模型窗口左侧的Rectangle1，改名为microstrip，点击确定。
8~18GHz双脊喇叭天线的设计与仿真
Design and Simulation of 8～18GHz Double-ridged Horn Antenna
ZHOU Yuan1,2,QU Le-le1,DU Xin-yue2,ZHANG Xu2
(1.School of Electronic Information Engineering, Shenyang Aerospace University,Shenyang Liaoning 110136; 2.Shenyang Aircraft Corporation, Shenyang Liaoning 110850)
2 天线的设计
我们首先需要计算出8～18GHz的双脊喇叭天线的喇
叭口径宽度、口径高度以及喇叭长度, 还有附带波导的宽
度、高度与长度。波导尺寸a、b,要保证波导内只传输TE10
的波。如果给定波长 ,通常取a=0.72 。在本设计中,为
了节省仿真资源这里我们按照国际标准选取尺寸相近的
波导WR112型号。
(a)13GHz
图 2 喇叭天线归一化方向图 Fig.2 Normalized pattern of horn antenna
(b)18GHz
128
周嫄 屈乐乐 杜新悦等:8 ～18G Hz 双脊喇叭天线的设计与仿真
2021年第 1 期
图 3 8～18GHz 喇叭天线回波损耗仿真结果图 Fig.3 Simulation results of return loss of 8-18GHz horn antenna
- 1 0 d B 以下, 具有良好的电性能和辐射性能。
参考文献 [1] 张丰,张显才,张小涵,等.2～18GHz 超宽带双脊喇叭天线的设 计与实现[J].空军预警学院学报,2020,34(5):382-386. [2] 陈小波,周冬梅,陈薇,等.一种宽带波束聚焦系统的研究与设计 [J].电子世界,2017(22):139-140. [3] 刘国玺,耿京朝,路志勇.宽频带角锥脊喇叭天线的设计方法[J]. 无线电通信技术,2005(4):44-45.
5~40 GHz超宽带双脊喇叭天线设计
5~40 GHz超宽带双脊喇叭天线设计
杨洋;孙全
【期刊名称】《信息化研究》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】本文针对超宽带喇叭天线主瓣方向图在高频的分裂现象,提出一种符合实际工程应用的超宽带双脊喇叭天线设计。
此天线将双脊喇叭天线的侧壁变为金属栅格来改善天线的低频阻抗特性,缩小天线尺寸的同时抑制了高频主瓣方向图的分裂。
本文从理论方面对脊波导和喇叭天线侧壁引入金属栅格的机理进行了分析,使用Ansoft HFSS电磁仿真软件对天线各部分尺寸进行优化仿真设计,实现了5~40 GHz最优双脊喇叭天线设计,其驻波比在全频带内小于2.5。
本文对所设计天线进
行了加工、装配、电性能测试,其测试电性能和仿真基本一致。
【总页数】5页(P68-71)
【作者】杨洋;孙全
【作者单位】空装上海局驻南京地区第二军事代表室;南京科瑞达电子装备有限责
任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN82
【相关文献】
1.0.2～2 GHz宽带双脊喇叭天线的设计
2.2~18GHz超宽带双脊喇叭天线的设计与实现
3.1~5 GHz超宽带双脊喇叭天线的设计
4.0.2～2.5 GHz改进型超宽带双脊喇叭天线的设计与实现
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基于粒子群算法的高斯过程建模对双脊喇叭天线优化设计
这种方案每次更新个体的位置和速度信息后都需 要调用 ＨＦＳＳ对个体进行评估，而这种评估的耗时 较长，大大提高了计算成本，使得优化算法的实用 性受到影响．因此，需要寻找一种建模方案替代调 用 ＨＦＳＳ的方法，达到节省时间的目的．高斯过程
收稿日期：２０１６－０７－１２ 修回日期：２０１６－１１－０７ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１７７１２２５） 作者简介：强哲（１９９２—），男，硕士研究生 通信作者：田雨波（１９７１—），男，教授，博士，研究方向为计算智能及其电磁学应用．Ｅｍａｉｌ：ｔｉａｎｙｕｂｏ＠ｊｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 引文格式：强哲，陈艺，许兰，等．基于粒子群算法的高斯过程建模对双脊喇叭天线优化设计［Ｊ］．江苏科技大学学报（自然科学版），２０１８，３２
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｅｒｉｄｇｅｄｈｏｒｎａｎｔｅｎｎａｂｙＰＳＯｂａｓｅｄＧＰｍｏｄｅｌｉｎｇ
ＱＩＡＮＧＺｈｅ，ＣＨＥＮＹｉ，ＸＵＬａｎ，ＴＩＡＮＹｕｂｏ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＨＦＳＳａｒｅｏｆｔｅｎｃｏｍｂｉｎｅｄｉｎ ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｏｒｎａｎｔｅｎｎａｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆａｃｃｕｒａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｔｉｍｅｃｏｎｓｕ ｍｉｎｇａｎｄｎｅｅｄｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ，ａｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｒｅｐｌａｃｅｓｆｕｌｌｗａｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＧａｕｓｓｉａｎｐｒｏｃｅｓｓｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｔｈｅｎｏｐｔｉｍｉｚｅｓｗｉｔｈｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａ ｔｉｏｎ（ＰＳＯ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｉｍｅｎｅｅｄｅｄｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｄｏｕｂｌｅｒｉｄｇｅｄｈｏｒｎａｎｔｅｎｎａ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｄｏｕｂｌｅｒｉｄｇｅｄｈｏｒｎａｎｔｅｎｎａ ｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎｄｅｍａｎｄｓ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄ．Ｓｏｆａｒ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｒｅｐｌａｃｅｓｆｕｌｌ ｗａｖｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＧａｕｓｓｉａｎｐｒｏｃｅｓｓｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｔｈｅｎｏｐｔｉｍｉｚｅｓｗｉｔｈｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉ ｍｉｚａｔｉｏｎ（ＰＳＯ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｈａｓｎｏｔｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｈｏｒｎｄｅｓｉｇｎｉｎｃｈｉｎａ．Ｉｔａｌｓｏｐｒｏｖｅｓｔｈｅｉｎ ｎｏｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇａｕｓｓｉａｎｐｒｏｃｅｓｓ，ＰＳＯ，ｄｏｕｂｌｅｒｉｄｇｅｄｈｏｒｎａｎｔｅｎｎａ，ＨＦＳＳ
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基于电磁仿真软件HFSS，通过做大量的仿真实验，得到宽带双脊喇叭天线结构模型，它由3部分组成：馈电部分，脊波导部分，喇叭张开部分。各部分的具意图，波导的横截面尺寸为a×6，脊宽为a1，脊间距为b1，设计时主要依据脊波导理论。在设计时，首先确定b/a，b1 /b，a1/a的值，然后
基于HFSS的双脊喇叭天线的设计
引 言
对喇叭天线而言，最常用的展宽频带的方法是在波导部分及喇叭张开部分加入脊形结构。虽然该天线已应用于某些工程实际中，但是此类天线在频率大于12 GHz时，增益下降，方向图主瓣出现分裂，并且随着频率的升高，主瓣凹陷得越来越厉害。这对方向图要求高的场合，如将天线用作主反射面馈源、EMC测试，已不能满足要求。针对这一问题，本文利用Ansoft公司推出的HFSS电磁仿真软件，通过做大量的仿真实验，设计了一幅频率范围为1～18GHz的宽带喇叭天线，它的增益在整个频段大于10 dB，方向图在15 GHz时，主瓣才开始出现分裂，并且随着频率的升高，直到18 GHz主瓣也没有出现大的凹陷，这样的结果比较理想，可以满足更高的工程要求。