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大型波导裂缝阵列天线中广义导纳参数的快速提取

作者: 时间:2014-05-12 来源:网络 收藏

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/259465.htm

为了快速提取内部区域的,实现最终获取远场辐射情况,本文采用了一种有效的波导裂缝阵列天线内部区域导纳参数的分析方法,充分利用了商业软件和插值技术的灵活性,实现了导纳参数的快速提取。

2 波导裂缝阵列天线中的快速提取

提取波导缝隙阵列天线内部区域参数的流程如图3所示。

图3提取流程图

首先将内部区域划分成更小的单元,通常只包含一条缝,然后利用现有商业软件HFSS,对同一类单元进行参数扫描分析。在实际工程中,如果对每一个独立的单元进行仿真计算,仍将耗费大量的时间和计算机资源。考虑到波导裂缝导纳是一个关于缝隙长度和位置的复杂二元函数,如果能建立起每条缝导纳参数关于位置信息的数据库,采用插值计算,就能大大提高计算效率。实践经验表明,对于每个频率点,大概需要5-10个缝长,20-30个偏移值,就能建立起满足精度要求的数据库。然后通过Matlab编写离散数据的二元插值函数程序,实现快速获取单元Yi。最后利用Matlab编写级联程序,级联每个单元的Yi,最终得到波导内部区域所有的导纳参数信息GAM,进而得到天线的辐射场以及各项指标。

在划分单元的时候,涉及到行波状态和谐振状态两种情况,需要分情况讨论。

对于行波天线,如图4所示,行波天线基本单元的是一个T型结构,将每一种模式处理成相应的一个端口,其等效网络模型如图4右所示。它是一个(2P+M)端口网络,其中P个馈联端口,M个辐射端口。P端口用于实现内部级联,M端口即为内外问题连接的接口。


图4 行波天线的基本单元示意图

考虑到抛开辐射面的影响,这就是一个无耗互易网络,因此它的导纳矩阵将进一步简化为一个纯虚数的矩阵,这就意味着,对于每个GAM,实际的数据量仅为((2P+M)*(2P+M+1))/2个实数。级联Yi得到内部区域的GAM,包含波导裂缝阵列天线输入导纳和辐射端口导纳两个重要参数。

对于谐振天线,考虑简单的端馈形式,处理行波的的方法很容易推广到驻波天线阵的处理,其分块结构与电路模型基本相同,只是包含短路面的单元需要单独进行计算,该单元退化成一个(P+M)端口的网络。

平面阵可以看成是线性阵的组合,并且根据实际工程经验,缝隙之间的互耦主要是同一根波导之间,波导与波导之间的互耦非常小,可以忽略不计。因此只需讨论一般单根波导裂缝阵列天线的处理,平面阵可以沿用此方法。



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