波导缝隙天线的设计仿真
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。
波导缝隙天线hfss课程设计
波导缝隙天线hfss课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解波导缝隙天线的基本概念，掌握其工作原理及数学模型。
2. 学生能运用HFSS软件进行波导缝隙天线的仿真设计，并解释仿真结果。
3. 学生能掌握波导缝隙天线的性能参数，如辐射图、驻波比等。
技能目标：1. 学生能操作HFSS软件，完成波导缝隙天线的建模、仿真和结果分析。
2. 学生能运用课堂所学知识解决实际工程中与波导缝隙天线相关的问题。
3. 学生能通过小组合作，进行有效沟通和协作，共同完成课程设计任务。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对天线与电磁场学科的兴趣，增强探索精神和创新意识。
2. 学生在学习过程中，树立正确的工程观念，关注工程实践中的实际问题。
3. 学生通过课程学习，认识到团队协作的重要性，培养团队精神和责任感。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合。
通过课程设计，使学生在掌握波导缝隙天线基本知识的基础上，提高实际操作能力和解决实际问题的能力。
同时，培养学生合作、创新、实践等方面的综合素质，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 波导缝隙天线基本理论：波导缝隙天线原理、数学模型、缝隙激励方式。
2. HFSS软件操作：软件界面及基本操作流程，建模、仿真及结果分析技巧。
3. 波导缝隙天线设计：参数设置、优化方法，辐射图、驻波比等性能参数分析。
4. 实践操作：小组合作完成波导缝隙天线的设计与仿真，分析实验结果。
教学内容与教材关联如下：1. 教材第3章“波导与天线”部分，了解波导缝隙天线的基本原理和数学模型。
2. 教材第6章“电磁场仿真软件及应用”部分，学习HFSS软件的基本操作和应用。
3. 教材第7章“天线设计与应用”部分，学习波导缝隙天线的设计方法及性能分析。
教学进度安排：1. 第1周：波导缝隙天线基本理论，教材第3章内容。
2. 第2周：HFSS软件操作，教材第6章内容。
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。
实验八 波导缝隙阵天线的设计与仿真
实验八 波导缝隙阵天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个波导缝隙阵天线2.查看并分析波导缝隙阵天线的二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理波导缝隙阵具有口面效率高、副瓣电平低等优良的性能。
这里考虑宽边纵向谐振式驻波阵列，每个缝隙相距0.5λg ，距离波导宽边中心有一定偏移。
Stevenson 给出宽边上纵向并联缝隙的电导为()a x g g π21sin =()()g g b a g λλπλλ2cos 09.221=其中，x 为待求的偏移，a 为波导内壁宽边长度，λg 为波导波长。
在具体的设计中，可以利用HFSS 的优化功能来确定缝隙的谐振长度。
首先确定在谐振缝隙设计中存在的几个变量，主要有缝隙偏移波导中心线的距离Offset ，缝隙的长度L ，缝隙的宽度W 等。
一般可根据实际的加工确定出缝隙的宽度W ，应用HFSS 的优化功能得出缝隙的偏移量Offset 和缝隙长度Length 。
如图1所示，在波端口的Y 矩阵参数可以等效于距检测端口的1/2个波导波长的缝隙中心的Y 矩阵参数，根据波导缝隙的基本设计理论，在谐振时缝隙的等效阻抗或导纳为实数。
因此，当缝隙谐振时有Im(Y)=0。
单缝谐振长度优化示意图如下：设计一个由20个缝隙组成的缝隙阵，采用Chebyshev 电流分布，前10个缝的电平分布如下：n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a n0.33 0.29 0.39 0.50.62 0.73 0.83 0.91 0.971.0根据电平分布进行归一化：∑==101212n naK短路波端口可以得到K=0.100598。
由下式可以得到各个缝隙的导纳值:gn=Ka2n 各个缝隙的导纳如下：g_1=0.010955，g_2=0.00846 g_3=0.0153，g_4=0.0265 g_5=0.03867，g_6=0.0536 g_7=0.0693，g_8=0.0833 g_9=0.09465，g_10=0.100598选用WR -9型波导，其波导尺寸为：宽边a=22.86mm ，窄边b=10.16mm 。
一种X波段波导缝隙天线的设计与仿真
一种X波段波导缝隙天线的设计与仿真
李高升;卢中昊;刘锋;何建国
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2010(33)21
【摘要】给出了波导缝隙天线设计步骤,设计一种X波段波导缝隙天线,计算了天线口径、波导数量、缝隙的单元数量、宽度、位置等参数,设计半高波导宽臂耦合谐振缝魔T和差器,在此基础上完成了天线设计.仿真结果表明,当中心频率为12 GHz 时,和波束增益为28.9 dB,第一副瓣电平为-22.2 dB,所设计的天线形式可获得较好的和、差波束方向图、电压驻波比和增益等参数.
【总页数】5页(P5-8,12)
【作者】李高升;卢中昊;刘锋;何建国
【作者单位】国防科学技术大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科学技术大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科学技术大学,电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科学技术大学,电子科学与工程学院,湖南,长
沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.2-34
【相关文献】
1.一种高增益强定向波导缝隙天线 [J], 郑月军;高军;曹祥玉;袁子东;李文强
2.一种Ka频段波束可捷变的低副瓣波导缝隙天线阵的设计 [J], 赵志强;孙全国;龙
小专
3.一种新型双频全向基片集成波导螺旋缝隙天线 [J], 谭立容;杨梓艺;聂佰玲;张照锋;朱昱颖
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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：。
波导缝隙阵仿真设计设计
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。
波导天线的设计及仿真分析
波导天线的设计及仿真分析一、引言波导天线是一种新型天线，由于其无需拉长导线，能够适应较小的体积空间，被广泛应用于通信、雷达和卫星等大量专业领域中。
本文将着重介绍波导天线的设计原理、仿真分析以及应用案例。
二、波导天线的设计原理波导天线主要由导波器、馈电部分和辐射器三个部分组成，其中导波器是波导天线的核心。
导波器是一种特殊的波导，在导波器中电磁波的传播方向与传统的波导不同。
传统的波导为长方形，电磁波在波导内传播的方向为短边方向；而在导波器中，电磁波在导波器内传播的方向为长边方向。
导波器的结构与传统的波导有很大的不同，导波器内部拥有许多细小的谐振腔，能够使电磁波在导波器中呈现出多次反射的状态。
在波导天线的馈电部分，我们需要将电信号从馈线输入到导波器内，同时又需要保证电信号传输的过程中尽可能的减少能量损耗。
一般来说，我们需要利用馈线来实现信号的输入和输出。
为了减少反射信号和能损失，在馈电部分通常需要设计宽带匹配网络。
在辐射器部分，一般采用一种金属片中空穴的方式来实现。
辐射器的好坏直接影响天线的辐射功率和方向性。
因此，在进行波导天线设计时，我们需要根据应用环境的不同来选择不同形状的辐射器。
三、波导天线的仿真分析波导天线的仿真分析是波导天线设计的一个必不可少的步骤。
一般来说，我们可以借助电磁场仿真软件进行波导天线的仿真。
在进行仿真时，首先需要确定模型中天线的材料、结构参数等内容，然后将其输入至仿真软件中，进行电磁场仿真。
通过仿真可得出电磁场强度、辐射功率、频段宽度、方向图图案及相应的带宽等信息。
根据仿真结果，我们可以调整天线设计的参数以优化天线性能。
四、波导天线的应用案例波导天线具有广泛的应用领域，其中最为常见的应用是在通信和雷达系统当中。
下面将为大家介绍几个波导天线的应用案例。
1、通信系统中的波导天线现代通信系统是无线通信的代表。
随着手机、平板电脑、电视小盒子等电子设备的发展，人们对通信接收效果的要求也越来越高，波导天线耐高温、易修复、广频、方向性好等优点也让其在通信系统中得到了广泛应用。
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。
用HFSS仿真波导缝隙天线
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
图7－3
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
实验证明，沿波导缝隙的电场分布与理想缝隙的几乎一 样，近似为正弦分布，但由于波导缝隙是开在有限大的波导 壁上的，辐射受没有开缝的其他三面波导壁的影响，因此是 单向辐射。
单缝隙天线的方向性是比较弱的，为了提高天线的方向 性，可在波导的一个壁上开多个缝隙组成天线阵。这种天线 阵的馈电比较方便，其天线和馈线集于一体。适当改变缝隙 的位置和取向就可以改变缝隙的激励强度，以获得所需要的 方向性。其缺点是频带比较窄。
（2）二者的主平面互换了位置，包含缝隙轴线的平面 是H面，而垂直于缝隙轴线的平面是E面。因此，垂直缝隙 （缝隙轴线在垂直方向）是水平极化的，水平缝隙是垂直极 化的。
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
7.1.2 波导缝隙天线 在波导壁的适当位置和方向上开的缝隙也可以有效地辐
根据对偶原理，理想缝隙天线的方向性函数与同长度的对称 振子的方向性函数在E面和H面是相互交换的，如图7－2所 示。
图7－2
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
由于利用了对偶关系，此式假设了缝上电压（或切向电
场）沿缝隙轴线也是按正弦分布的。对比理想缝隙与对称振
子的场可以看出：
（1）二者的方向相同，方向性函数都是
的电场变为磁场，原来的磁场变为电场，当然还有些符号的
变动。具体可参阅参考书目。
根据前面的介绍，长度为2l的对称振子的辐射场为
E
j60Im
cos(l cos ) cos(l) e jr r sin
其方向性函数为
(7－3)
F( ) cos(l cos ) cos(l) s in
单层波导缝隙阵天线的设计与仿真
０ ｊｎｔ ｎ － ｎ ｔ ｎ ａｄ Ｈ— ｏ ｅ ｉ ｄｎ ｅ ｏｋ ａｅａ ａ ｚｄ ｈ ｊｎｔ ｎ Ｔｊｎｔ ｎａ ｄ Ｈ－ ｆＨ－ ｃ ｏ ，Ｔｊ ｃｉ ｎ Ｔ ｐ ｗ ｒｄｖ ｉｇｎ ｔ ｒ ｒ ｎｌ ｅ ．Ｔ ｅ Ｈ－ ｃ ｏ ， － ｃ ｏ ｎ Ｔ ｕ ｉ ｕ ｏ ｉ ｗ ｙ ｕ ｉ ｕ ｉ
第３ ９卷 第 ２期 （ 总第 １２期 ） ５
２１ ００年 ６月
火控雷达技术
Ｆｉｅ Ｃｏ ｒ ｌＲａ ａ ｃ ｎ ｌ ｇ ｒ ｎｔｏ ｄ ｒＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
Ｖ １３ ｏ ２ Ｓ ｒ ｓ１ ２ ｏ．９ Ｎ ． （ ｅ ｅ ５ ） ｉ
Ｊｎ ０ ０ ｕ ．２ １
Ｙａ ｇ Ｌｉ ａ，Ｌａ ｇ Ｈｕ ｑ ｎ ｎ ｎ ｎ ａ ｉｇ
（ ｈｎ ｉ ｏｎ ｓｉ ｃｄｍ ， ｕｙ ｎ ７ ０ ９ Ｃ ｉａＡ ｒ ｒｅＭｉ ｌ Ａ ａ ｅ ｙ Ｌ ｏａ ｇ４ ０ ） ｂ ｓｅ １
实验八-波导缝隙阵天线的设计与仿真
实验八 波导缝隙阵天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个波导缝隙阵天线2.查看并分析波导缝隙阵天线的二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理波导缝隙阵具有口面效率高、副瓣电平低等优良的性能。
这里考虑宽边纵向谐振式驻波阵列，每个缝隙相距0.5λg ，距离波导宽边中心有一定偏移。
Stevenson 给出宽边上纵向并联缝隙的电导为()a x g g π21sin =()()g g b a g λλπλλ2cos 09.221=其中，x 为待求的偏移，a 为波导内壁宽边长度，λg 为波导波长。
在具体的设计中，可以利用HFSS 的优化功能来确定缝隙的谐振长度。
首先确定在谐振缝隙设计中存在的几个变量，主要有缝隙偏移波导中心线的距离Offset ，缝隙的长度L ，缝隙的宽度W 等。
一般可根据实际的加工确定出缝隙的宽度W ，应用HFSS 的优化功能得出缝隙的偏移量Offset 和缝隙长度Length 。
如图1所示，在波端口的Y 矩阵参数可以等效于距检测端口的1/2个波导波长的缝隙中心的Y 矩阵参数，根据波导缝隙的基本设计理论，在谐振时缝隙的等效阻抗或导纳为实数。
因此，当缝隙谐振时有Im(Y)=0。
单缝谐振长度优化示意图如下：设计一个由20个缝隙组成的缝隙阵，采用Chebyshev 电流分布，前10个缝的电平分布如下：n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a n0.33 0.29 0.39 0.50.62 0.73 0.83 0.91 0.971.0根据电平分布进行归一化：∑==101212n naK短路波端口g λ41g λ21L可以得到K=0.100598。
由下式可以得到各个缝隙的导纳值:gn=Ka2n 各个缝隙的导纳如下：g_1=0.010955，g_2=0.00846 g_3=0.0153，g_4=0.0265 g_5=0.03867，g_6=0.0536 g_7=0.0693，g_8=0.0833 g_9=0.09465，g_10=0.100598选用WR-9型波导，其波导尺寸为：宽边a=22.86mm ，窄边b=10.16mm 。
简论一种X波段波导缝隙天线的设计与仿真的论文-通信技术论文
简论一种X波段波导缝隙天线的设计与仿真的论文通信技术论文摘要:给出了波导缝隙天线设计步骤,设计一种x波段波导缝隙天线,计算了天线口径、波导数量、缝隙的单元数量、宽度、位置等参数,设计半高波导宽臂耦合谐振缝魔t和差器,在此基础上完成了天线设计。
仿真结果表明,当中心频率为12 ghz时,和波束增益为28.9 db,第一副瓣电平为-22.2 db,所设计的天线形式可获得较好的和、差波束方向图、电压驻波比和增益等参数。
关键词:波导缝隙天线; 低副瓣; 辐射缝隙; 和差器design and simulation of waveguide aperture antenna working in x-bandli gao-sheng, lu zhong-hao, liu feng, he jian-guo(college of electronic science and engineering, national university of defense technology, changsha 410073, china)abstract: the procedures for designing a waveguide aperture antenna are presented. a waveguide aperture antenna working in x-band is designed. the aperture of antenna, number of waveguide, and parameters of aperture including number, width and location are calculated. a wide-arm coupling resonant aperture magic t comparator with half-height waveguide is designed, based on which the design of the antenna is finished. simulation results indicate that gain of the sum beam is 28.9 db and the first side lobe is -22.2 db at 12 ghz. the antenna can attain good parameters such as sum and subtract pattern, voltage stand wave ratio and gain.keywords: waveguide aperture antenna; low side lobe; radiation slot; comparator0 引言随着信息化水平的提高和无线电技术的发展,对高效率、低副瓣天线的需求日渐强烈,特别是弹载、机载搜索和跟踪天线,由于早年常用的抛物面天线固有的口径遮挡,难以在这两方面有大幅度提高,不能满足日益增长的需求。
项目七用HFSS仿真波导缝隙天线
(7－3)
cos( l cos ) cos( l ) F ( ) sin
(7－4)
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
由于理想缝隙天线与板状对称振子具有对偶性。因此，
cos( l cos ) cos( l ) F ( , ) sin
(7－5)
与对称振子一样，常用的缝隙天线是半波缝隙，即l=λ/4， 将其代入式(7－5)得
cos cos 2 F ( , ) sin
(7－6)
在包含缝隙轴线的平面内，方向图是“8”字形；在垂直 于缝隙轴线的平面内，方向图是圆形。
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
7.1.3 用HFSS仿真计算波导缝隙天线
任务要求：仿真波导缝隙天线的特性参数。 测试设备：计算机、HFSS软件。 设计步骤 1.初始步骤 (1)打开软件AnsoftHFSS。 点击Start按钮，选择Program，然后选择Ansoft/HFSS11， 点击HFSS11。
理想缝隙天线的横向尺寸远小于波长，纵向尺寸通常为λ/2。
项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线
设yOz为无限大和无限薄的理想导电平板，在此面上沿z
轴开一个长为2l、宽为W（W<<λ）的缝隙。根据电磁场在金 属表面的分布特点，只可能存在平行于金属表面的磁场和垂 直于金属表面的电场。所以缝隙中的场可近似地认为是由金 属表面的磁场感应出来的，是垂直于缝隙的长边的电场，如 果不忽略短边处的边界条件限制，其分布可挖为如图7－1(a) 所示。这个电场可以向外辐射电磁波，具有天线的功能，所 以叫缝隙天线。
波导缝隙全向天线设计与仿真
摘要 ： 针对微波全 向天线实际应用的产品水平均匀性差、 增益不高 ， 提出了一种基于中心馈 电的波导缝 隙圆环阵全向天线设
计 方 法 。通 过 单 面开 缝 的波 导 在 水平 面 形成 圆环 阵 ， 计 水平 均 匀 度 良好 的全 向天 线 ， 比 了采 用 矩 形 波 导 、 矩 形 波 导 、 设 对 扁 梯 形 波 导 建 立 圆环 阵 时 水 平 均 匀 度 的差 异 ； 保 持 水 平 均 匀度 的基 础 上 通 过 中 心馈 电 的 方 式 ， 一 步 提 高天 线 增 益 。 基 于 在 进
离 都 超 越 了传 统 的 Ｖ Ｆ Ｕ Ｆ频段 无 线 传 输 。 目前 国 内在 Ｘ Ｈ／ Ｈ
１ 引言
微波全 向天线较多的应用在一 点多址通信 中 ， 它包括过 去 的军事 、 天、 航 遥控 、 遥测领域 以及近几年 来随着广播 电视 事业的发展 ， 发达 国家相继在城市建立 的多路微波 电视分配 系统 。在较低频段 ， 向天 线 的主要结构 有侧射 螺旋 天线 、 全 交叉馈 电式天线 、 对称 偶极 子天线 、 波导缝 隙天 线。随着频 率 的升高 。前三种结构的天线很难 制造 ， 无法满足浮标结 且 构 的要求 ， 最后一种 波导缝 隙天 线 ， 够设计 出高增 益 的全 能
ｇ ｔ ｅｔｒｕ ｉ ｒ ｔ ｎ ａ ｉ ｔ ａｔｒ ｎ ｅ ｔ ｒ ｅ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓｕ ｅ ｏ ｏ ｔ ｎ ａ ｈ ｇ ｅ ａｎ ｅ ｔ ｎ ｆ ｍｉ ｉ ｚｍｕ ｈ ｐ ｔ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ —ｆｄ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ｓ ｄ ｔ ｂ ａ ｉｈ ｒｇ ｉ ．Ｔ ｅ Ｏ ｉ ｉ ｃ ｂ ｅ ｏ ｙ ｅ ｉ ｈ ｍｎ ｒ — ｄ ｅ ｔ ｎ ｎ ｅ ｎ ｓｍｏ ｅｅ ｎ Ａｎ ｏ Ｓ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｎ ｚｍｕ ｈ ｐ ｔ ｒ ｓ ｏ ｅ ｔ ｎ ｕ ａ ａ ｅ ｕ ｄ ｎ ｒ ｐ ｚ ｉ ａ ａ ｔ ｎ ａ ｉ ｄ ｌｄ ｉ ｓ ｆ ＨＦ Ｓ ｅ ｖ ｒｎ ｎ ，ａ ｄ ａ ｉ ｔ ａｔｎ ｆｒ ｃａ ｇ ｌ ｗ ｖ ｇ ｉ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｏｌ ｉ ｅ ｒ ａ ａ
仿真设计中心频率为2.45GHZ的填充介质的波导缝隙1x2天线
仿真设计中心频率为2.45GHZ的填充介质的波导缝隙
1x2天线
时间：2015-08-06 来源：原创TAGS：波导缝隙天线wlan
利用了在宽壁中心线两侧对称位置处横向电流反相、沿波导每隔λg/2场强反相的特点，纵缝每隔λg/2交替地分布在中心线两侧即可得到同相激励。
在添加了介质的波导内，导波波长要考虑介质的影响，产生对应的谐振式缝隙天线。
仿真模型：
（a）在cst中建模。
首先计算出谐振频率对应的波长以及波导内的导波波长。
介质用的Roger 5880，介电常数为2.2
（b）一些主要参数 lambda为谐振频率对应波长lambdag为导波波长 w_slot为缝隙的宽度w为波导宽度
（c）回波损耗从结果看出，谐振缝隙天线是窄带天线。
S11可达到-27dB
（d）方向图1x2谐振式缝隙天线最大增益可达到7.96dB
（e）谐振时候的场图
--仿真设计中心频率为2.45GHZ的填充介质的波导缝隙1x2天线(图文)。
雷达裂缝天线的设计与仿真
大连海事大学毕业论文Array二○一二年六月船舶雷达裂缝天线的设计专业班级：通信工程4班姓名：潘明鹏指导教师：房少军信息科学技术学院摘要本文设计了一个宽边纵缝谐振式波导缝隙天线，并利用Ansoft公司研发的电磁仿真软件HFSS（high frequency structure simulate）进行仿真。
电磁仿真软件HFSS能给出波导缝隙天线的2D、3D模型和辐射方向图，根据对方向图的要求，采用修正的切比雪夫阵设计该天线各缝隙的电流分布。
作为裂缝阵列天线的理论基础，从阵列天线的两个最基本原理：电磁波的干涉与叠加原理、方向图乘积定理出发，使我们对阵列天线有了更加清楚的认识，然后从对偶原理出发，分析了波导上单个缝隙的辐射机理和形式，并分析了由多个缝隙构成的波导裂缝天线阵的特点，给出相关的计算公式。
采用HFSS仿真设计该天线并进行了优化及仿真，仿真结果与理论计算结果基本符合。
关键词：波导缝隙天线；HFSS仿真；优化ABSTRACTThis paper presented a Slotted-waveguide Array antenna which is simulated using HFSS.HFSS is an electromagnetic simulate softw -ave which is invented by Ansoft .It can give the model of 2D、3D and directivity of this Slotted-waveguide Array Antenna. According to the requirement of directivity, this researcher designs the amplitude distribution of the apertures based on modified Chebyshev array,Proceeding from the principle of duality, the paper analyzes and compares the field features of half-wavelength band dipole and half-wavelength aperture antenna, which is the theoretical basis of slotted antenna array, Based on this then, the author will analyze the mechanism of a aperture in on a waveguide and the features of slotted-waveguide antenna array formed by a number of aperture. Finally, the author presents the relevant formulas. Then , Slotted- waveguide Array Antenna is simulated and optimized by using HFSS , the result of the simulation tallys with the result of theory calculate.Keywords: Slotted-waveguide array；HFSS simulation; optimization目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.1.1船舶裂缝天线的研究现状 (1)1.2单端馈电雷达裂缝天线的问题 (2)1.2.1脉冲宽度与天线长度 (2)1.2.2天线效率 (2)1.3 HFSS仿真软件的介绍 (2)1.3.1HFSS的特点和应用领域 (2)1.3.2 HFSS与其它软件的协同作用 (3)1.3.3HFSS软件的计算原理 (3)1.4论文的主要内容 (4)第2章理论基础 (5)2.1阵列天线的基本理论知识 (5)2.1.1电磁波的干涉和叠加原理 (5)2.1.2方向图乘积定理 (7)2.2 对偶原理 (9)2.2.1电偶极子与磁偶极子的对偶 (9)2.2.2电流元和磁流元的对偶性 (10)2.2.3对偶原理的建立 (11)2.3缝隙天线的辐射机理 (12)2.3.1理想缝隙天线的辐射机理 (12)2.3.2波导缝隙的阻抗特性 (13)2.3.3波导缝隙天线的开缝机理 (14)2.4波导缝隙天线阵及其特点 (15)2.5本章小结 (16)第3章裂缝阵列天线的设计 (17)3.1具体设计方案 (17)3.1.1波导缝隙阵列天线的总体设计思路 (17)3.1.2单个缝隙的波导缝隙阵列天线的设计与仿真 (19)3.1.3 20缝波导缝隙阵列天线的设计与仿真 (21)3.2仿真结果与分析 (23)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)船舶雷达裂缝天线的设计第1章绪论1.1 课题研究的背景及意义随着中国综合国力和国际地位的日益提升，海洋领土逐步受到国人的重视，中国对发展蓝海海军的建设目标已经提上日程，船舶雷达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。
052_用Ansys Feko对波导缝隙阵天线的设计与仿真
2006年用户年会论文用Ansys Feko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The Design and Simulation of Slot Array AntennaUsing Ansys FekoGu Jun LIANG Zi-chang(China Astronautics Science And Technology Group，No.802 Research Institute of Shanghai Academy of Spaceflight Technology ,Shanghai200438,China ) [Abstract]This paper introduces the main design procedure of slot array. Antenna are designed and simulated by dint of advance electromagnetic FEKO software of Ansys company, the calculated results are consistent with the result from measured data, which assure validity of the method, high effectivity and accuracy of FEKO.[Keyword] Ansys、Feko、slot array、design and simulation1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。
波导缝隙阵引信天线的设计和仿真
波导缝隙阵引信天线的设计和仿真
徐琰;刘元云
【期刊名称】《制导与引信》
【年(卷),期】2003(024)001
【摘要】介绍了缝隙单元在波导宽边中心线一侧排列的线阵的设计过程,然后应用有限元法来求解缝隙间存在互耦、阵列终端接匹配负载时的缝隙阵天线的方向图,并与实际测量结果进行比较,仿真结果与实验结果吻合.
【总页数】5页(P37-41)
【作者】徐琰;刘元云
【作者单位】上海航天技术研究院802所,上海,200090;上海航天技术研究院802所,上海,200090
【正文语种】中文
【中图分类】TN823.24
【相关文献】
1.单层波导缝隙阵天线的设计与仿真 [J], 杨丽娜;稂华清
2.波导缝隙天线的设计仿真 [J], 蒋德富;刘健
3.一种X波段波导缝隙天线的设计与仿真 [J], 李高升;卢中昊;刘锋;何建国
4.波导缝隙全向天线设计与仿真 [J], 郑琨;王英民;曲少春
5.共面波导馈电宽带矩形边蝶形缝隙天线的仿真分析与设计 [J], 苏晓恩;薄亚明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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波导缝隙天线的设计仿真
作者：蒋德富刘健
来源：《现代电子技术》2013年第20期
摘要：电磁仿真软件HFSS以其高精度，高可靠性在电磁仿真设计中得到了广泛的应用。
但对于复杂天线的模型，其没有很好的方法简化建模操作，需要花费大量的设计时间。
将HFSS提供的VBScript脚本语言功能作为接口，利用Matlab调用控制HFSS，从而协同HFSS 建立模型，达到快速建模的目的。
提出了一套波导缝隙阵天线的设计方法，设计一个波导缝隙阵天线，运用Matlab协同HFSS建立天线模型，并进行仿真分析。
结果验证了天线设计方法的准确性，以及运用Matlab调用HFSS建模的可行性。
关键词： HFSS； Matlab；波导缝隙天线；协同仿真
中图分类号： TN823.24⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）
20⁃0014⁃03
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。
1 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[λg2]，驻波阵在距离终端[λg4]处接短路滑块，单元间距均为[λg2]，本文设计的就是一个波导驻波阵天线。
1.1 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[1]。
图1所示为波导宽边纵向偏置缝隙及其等效电路。
图1 波导宽边偏置缝隙及其等效电路
归一化等效谐振电导为：
式中：[a]为波导宽边尺寸；[b]为波导窄边尺寸；[d]为缝隙偏移量；[λg]为波导波长：
文献[2]对比软件仿真与式（1）计算结果误差在[10-2]数量级，由此可见应用式（1）计算精度可以满足设计要求。
1.2 波导缝隙驻波阵设计
按泰勒分布加权各缝隙激励幅度，副瓣电平[Ro]，设计[N]单元波导宽边偏置缝隙阵天线[3⁃4]。
由副瓣电平[Ro]确定参数[A]：
[A=1πcosh-1（10Ro20）]
设等副瓣电平数为[n]，波束展宽因子可以确定为：
泰勒阵列各单元激励幅度为：
式中：
因此，由式（2）可以计算出符合泰勒分布的各个缝隙的激励幅度值[an]，代入到式（3）中：
求出各个缝隙的归一化电导[g]，再将求出的归一化电导值代入式（1）中，从而可以得出各个缝隙的偏移量[5⁃6]。
2 Matlab协同HFSS建模仿真
设计一个中心频率为10 GHz，SLL=-25 dB，[n]=4，[N]= 21的波导缝隙阵天线。
由式（1）～式（3）综合出各个缝隙的激励幅度[an]，缝隙偏移量[d]。
缝隙的谐振长度可以通过HFSS仿真出来，仿真模型如图2所示，缝宽设置缝隙长度[l]为扫描变量，满足[im（Y）=0]时的[l]值即为缝隙谐振长度。
在Matlab中需设置[7]如下：设置HFSS以及生成的VBScript路径；编写波导模型、激励以及边界条件程序；运行m文件生成VBScript，调用HFSS建立模型见图3。
选用波导尺寸22.86 mm×10.16 mm，波导壁厚1 mm，馈电端口距离缝隙中心[λg2]，末端缝隙中心距终端[λg4]，终端短路。
从图4驻波曲线可以看出在驻波小于2的带宽约为150 MHz，由图5可知E面方向图波瓣宽度约为5°，H面方向图波瓣宽度76°，天线增益为19.7 dB，第一副瓣-24.5 dB，满足设计要求。
3 结语
本文以泰勒幅度加权，设计了一个副瓣电平为-25 dB，缝隙数为21的波导宽边裂缝天线。
利用HFSS的VBScript功能作为接口，在Matlab中编写相应的程序，生成VBScript脚本，进而调用HFSS建立了波导缝隙天线的模型，并进行了仿真分析。
从仿真结果可以看出天线满足设计要求，同时也说明了使用Matlab协同HFSS建模方法的可行性。
当在建立更为复杂的天线模型时，例如波导的缝隙数量为几十甚至几百个时，因为各个缝隙参数不尽相同，无法在HFSS中利用简单的复制操作批量完成，若将缝隙参数导入Matlab建模，则优势十分明显。
参考文献
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