新型X波段波导缝隙阵列天线的设计

为了克服传统波导缝隙阵列天线重量大、副瓣偏高等问题,提出一种小型化、低副瓣X波段波导缝隙阵列天线的设计方法。首先采用高斯分布实现其幅度加权,快速完成低副瓣波导缝隙阵列天线的设计;然后结合HFSS 软件对传统压缩波导的窄边尺寸进行优化,减小窄边尺寸;同时采用3D 打印技术制造ABS 塑料波导缝隙框架和金属电镀工艺实现天线的加工,通过仿真分析和实物加工测试验证了所设计天线的有效性。所设计的天线方位面副瓣电平可达到-25 dB 以下,重量从25 kg 减小到2.5 kg,减重比达到了90%。最后,详细分析了不同金属电镀层厚度对天线性能的影响。     

K波段低副瓣波导缝隙驻波阵设计

本文设计了一种 K 频段低副瓣波导缝隙驻波阵天线,给出了实现低副瓣的方法。设计副瓣电平为-27dB,缝隙幅度分布按-30dB 泰勒分布计算,结合高频仿真软件 Ansoft HFSS 对各缝隙归一化导纳进行计算,建立仿真模型并优化天线各参数。依据设计结果加工实物并测试其方向图及增益。测试结果表明,该天线在工作频带内波束宽度约 3°,副瓣电平小于-27dB,工作频带内增益大于 30.8dB,仿真结果与实测结果相符,设计满足指标要求。     

一种抑制波导窄边缝隙阵列天线交叉极化的方法

为了抑制波导窄边缝隙阵列天线交叉极化电平,采用一种在波导外壁开非倾斜缝隙、在波导内壁开倾斜缝隙的方法。利用电磁仿真软件HFSS进行仿真,得到孤立缝隙与阵中单个缝隙的电导函数。设计了一个47单元X波段波导窄边缝隙均匀直线阵列,与常规缝隙阵列相比,天线交叉极化电平降低了6.8 dB。     

波导窄边缝隙阵列天线的分析与设计

波导窄边缝隙阵列天线由于效率高、功率容量大、稳定性好及副瓣电平低等特性,在雷达体制上使用广泛。对于单一波导窄边缝的隙线阵,根据设计指标,首先分析其理论模型并给定理想的设计参数,再利用Ansoft公司的HFSS软件的参数扫描及优化功能,通过局部调整设计参数就可以方便地得到缝隙的谐振结构。利用这种设计方法可以快速得出所需要的低副瓣窄边波导缝隙阵列天线。     

波导窄边斜缝行波阵列天线设计

为了快速设计波导窄边斜缝行波阵列天线,采用理论计算结合软件仿真的方法。利用电磁仿真软件HFSS模拟实验过程,得到裂缝电导函数。初始设计完成后,比较仿真结果口径分布和理论口径分布的差异,微调裂缝尺寸参数使天线口面幅度逼近设计值。设计了一个47阵元行波线阵,并采用两根波导对称放置抑制交叉极化。Taylor综合副瓣值为-30 dB,仿真得到的最大副瓣值为-24.8 dB,波瓣宽度为2.2°,增益为24.6 dB。     

波导窄边缝隙天线的研究和设计

波导窄边缝隙天线具有宽垂直波束、窄水平波束以及低副瓣的特性.这种形式的天线特别适用于船用导航雷达.选择了一种波导窄边缝隙天线,首先分析其理论模型,并给出理想的设计参数,再利用Ansoft公司的HFSS软件的参数扫描及优化功能,通过局部调整设计参数就可以方便地得到缝隙的谐振结构.利用这种设计方法可以快速得出所需要的低副瓣波导窄边缝隙天线,再通过增加反射板和极化栅等方法实现了完全满足使用要求的天线,并给出了相应的理论仿真和测试结果.     

矩形波导窄边倾斜缝隙天线阵的设计

介绍了一种矩形波导窄边斜缝泰勒线阵设计的方法.简要阐述了矩形波导窄边缝隙天线阵列的相关理论,并使用HFSS软件对单个缝隙结构,无限阵列环境下缝隙单元的导纳参数进行数值仿真.然后按照仿真获得的等效谐振电导曲线,运用泰勒线元法综合求出非谐振式48元波导窄边缝隙线阵,并对整个线阵进行了仿真和实测.仿真和实测结果表明,该天线阵列具有低副瓣、宽带宽、高增益等特点,并且实测结果与仿真吻合良好.     

基于波导缝隙阵列的新型太赫兹频率扫描天线

为缩短太赫兹系统成像时间,该文提出将频率扫描天线应用于太赫兹成像系统中,并设计了一种基于波导缝隙阵列的太赫兹频率扫描天线。该文采用泰勒综合法降低副瓣电平,通过软件仿真结合功率传输法设计最优的缝隙分布。太赫兹波导缝隙阵列天线具有加工简单、成本低的优势,通过太赫兹准光测试系统对天线性能进行测试,实测天线扫描角度可达40°,增益约为15 dB,副瓣电平抑制优于–20 dB。测试结果表明太赫兹波导缝隙天线具有扫描角度大和副瓣低的优良特性,在太赫兹成像和目标探测等领域有巨大的应用价值。      

星载Ku波段波导缝隙天线的缝隙特性分析

在星载Ku波段谐振式波导缝隙阵列天线设计中,由于结构空间的限制,采用半高非标准波导。考虑到半高波导中更容易产生高次模影响的特点,以及设计成本和效率问题,将基于有限元法的高频电磁仿真软件Ansoft HFSS与Fortran编程相结合应用于该类天线的设计。采用HFSS研究并描述了宽边纵向辐射缝隙和中心倾斜耦合缝隙的特性,结合Elliott提出的经典平面缝隙阵设计理论,用Fortran编程设计了阵元数为80(8×10)的波导缝隙阵列天线实验件,并用HFSS仿真优化了天线阵整体的性能。对实物天线进行了近场测试,结果表明:天线的E面和H面副瓣电平分别是-29dB和-27.5dB,1.3以下驻波带宽为340MHz,与仿真结果基本吻合。良好的测试结果验证了用HFSS获取缝隙特性曲线的正确性及设计方法的有效性,为后期大型阵列设计提供了一种有效的方法。     

宽带低副瓣单脊波导裂缝阵天线设计

本文提出了一种单脊波导裂缝阵天线的改进设计方法。首先分析了单脊波导上孤立缝隙导纳随脊参数的变化特性,据此合理选取脊波导参数;然后根据Elliott 等提出的脊波导缝隙阵设计方程对辐射阵面的缝参数进行初步设计;最后根据各缝隙口面近场分布,优化缝隙的偏置和长度,以消除互耦、边缘绕射等因素对天线副瓣电平的影响。为了验证方法的有效性,设计了一个八元单脊波导裂缝阵天线,仿真结果表明天线驻波带宽约为9.5%（VSWR<1.5）,副瓣电平在-25dB 以下,与已有文献相比均有较大改善。     

矩形波导中心倾斜馈电裂缝的精确计算

中心倾斜馈电缝的设计是波导缝隙天线的最后设计环节,由于结构的特殊性精确计算具有一定难度,至今未见报道。文中采用矩量法完成了中心倾斜馈电缝的分析,其中两层矩形波导的交叉角度是任意的,分析中同时计入了波导壁厚的影响和短路面的高次模影响。通过与HFSS仿真结果比较说明文中方法是精确有效的且具有很高的计算效率。     

应用MATLAB协同HFSS设计波导缝隙天线

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.而对于复杂天线的模型,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,设计了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.     

Development of a compact transverse slot array antenna using corrugation in groove gap waveguide technology

We present the proof of concept of a compact slot array antenna with proper side lobe level in groove gap waveguide (GGW) technology. Four transverse slots are etched at the GGW broad wall along with the nulls of standing TE₁₀ wave existing inside the shorted GGW. To decrease the sidelobes and antenna size, corrugations are applied through the wave path inside the GGW. Proper use of corrugations can reduce the wavelength inside the GGW leading to reduction of the distance between adjacent transverse slots, which can help to suppress the grating lobe problem and consequently enhance the radiation efficiency, which is a challenge in transvers slot array antennas. The designed antenna is optimized to achieve maximum gain, lowest grating lobe level, and return loss at 15 GHz using HFSS simulator. The achieved gain is about 13 dBi, and the SLL is better than 15 dB. To confirm the simulation results, the designed antenna was fabricated and tested. Both simulation and measurement results confirm that the grating lobes are well suppressed at the antenna operating frequency.     

小型化八边形基片集成波导背腔缝隙天线

提出一款新颖的W波段八边形基片集成波导(SIW)背腔缝隙天线。相较传统的缝隙天线，具有体积小、易加工、Q值高、成本低等优点，且易于成阵。通过调节天线背腔缝隙的长度、宽度，以及SIW腔体的尺寸优化天线的辐射特性，通过电磁仿真软件HFSS对模型进行仿真优化，确定了天线的最优结构。仿真实验结果表明，所设计的天线相对带宽约4.5%，方向性优良，中心频率点谐振深度<-31 dB，天线最大增益达到5 dBi，满足设计要求，验证了设计的正确性。所设计的SIW背腔缝隙天线拓宽了数字通信的可用频谱，是一种新的尝试，可为以后的研究提供新的参考思路。     

EBG 结构改善天线辐射特性初步研究

本文研究了高阻表面型EBG,其蘑菇形二维周期结构具有紧致特性,周期和单元尺寸远小于工作波长,非常适 合于阵列天线设计,它的表面波抑制特性有助于改善天线性能。采用Mushroom-like EBG 结构形式,针对12GHz 频率完成 初始结构参数选取,利用同轴探针模型给予验证。随后加载于波导缝隙阵列,采用HFSS 模拟软件,通过优化设计,降 低了方向图副瓣及后瓣,其中对第二副瓣和后瓣的抑制优于2dB,前向辐射也有所增加,达到了改善天线辐射特性的目的。     

一种Ku波段混合馈电频扫天线阵设计

研制了一种俯仰向波束固定,方位向频扫的Ku波段频扫平面天线阵.采用双层微带结构获得带宽约18%的宽带微带贴片天线作为阵列单元.天线阵俯仰向采用微带功分器及该种天线单元组成线阵.方位向为实现波束较大范围的频扫能力, 并提高天线阵的工作效率采用波导慢波线缝隙与线阵微带线电磁耦合结构进行馈电.在采用HFSS软件完成仿真设计的基础上,加工并测试了一套12×40规模的天线阵,结果表明该天线阵在工作频段内驻波比优于1.5,波束扫描范围大于80, 副瓣电平优于-20 dB,除中心频点外,增益大于26.5 dB.