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当前位置：&>>&&>>&&>>&波导缝隙天线的设计仿真
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，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。
0 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λg /2 ,驻波阵在距离终端λg /4 处接短路，单元间距均为λg /2 ,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。Svenson 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：
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。由副瓣电平Ro确定参数A :
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。
2 Matlab 协同HFSS 建模仿真
设计一个中心频率为10 GHz,SLL=-25 dB,nˉ =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。
表1 是一组泰勒分布缝隙的激励幅度，谐振长度参数。其中12~21 号缝隙与1~10 号缝隙对称。HFSS提供了VBScript脚本语言功能，Matlab可以通过这个接口调用HFSS 建立相应的模型，实现Matlab 协同HFSS建模仿真。
在Matlab 中需设置如下：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λg /2 ,末端缝隙中心距终端λg /4 ,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。（作者：蒋德富，刘健）
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对于一个新设计的，调试起来往往会遇到一些困难，特别是当板比较大、元件比较多时，往往无从下手。但如果掌握好一套合理的调试方法，调试起来将会事半功倍。对于刚拿回来的新板，我们首先要大概观察一下，板上是否存在问题，例如是否有明显的裂痕，有无短路、开路等现象。如果有必要的话，可以检查一下[][][][][][][][][][]
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503 Service Temporarily Unavailable
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波导窄边缝隙天线的快速设计
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波导缝隙全向天线设计与仿真
第 27 卷第 8期计算机仿真2010年 8月文章编号: 1006 - ) 08 - 0316- 04波导缝隙全向天线设计与仿真郑 琨
, 王英民, 曲少春(西北工业大学航海学院, 陕西 西安 710072) 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, 设计水平均匀度良好的 全向天线, 对比 了采用矩形波导、 扁矩形波导、 梯形波导建立圆环阵时水平均匀度的差异; 在保持水平均匀度的基础上通 过中心馈电的方 式, 进一步提高 天线增益。基于 A n soft H FSS 环境建立了天线仿真模型, 通过仿真结果比较, 验证了方法的有 效性。提出的方 法能够设 计出高增 益、 水平均 匀度良好、 体积小重量轻的全向浮标通信天线。 关键词: 微波全向天线; 中心馈电; 波导; 缝隙阵 中图分类号: TP3911 9 文献标识码: BDesign and Sim ulation of Om ni directional W aveguide Slotted AntennaZH ENG Kun, W ANG Y ing- m in, QU Shao- chun( Depart ent ofM a rine Eng inee ring , N o rthwestern Po ly technical U nivers ity , X i an Shanx i 710072, China) m p AB STRACT M icro ave Om ni directional an tennas wo rk ing on the sona r buoy platfor are required to have sm all : w m size high ga in ( & 10dB) and better un ifor ity in azi uth pattern A center- fed Omn i directional antenna w ith slot , m m . arrays on the c ircular conducting cylinder is modeled W av egu ides w ith slo ts on one side are p laced in r ing array to . g et be tter un ifor ity in azi u th pa ttern and center- fed techn ique is used to obta in a higher ga in. The Omn i d irec m m tional antenna is m ode led in Anso ft HFSS env ironm ent and azi uth pa tterns of rectangular w av egu ide and trapezia , m w avegu ide are compared. The va lid ity of si u la tion is proved by compar ing w ith the data obta ined fro re ferences m m . T h is m ethod can be used to design sona r buoy co un ica tion an tenna w hich has the cha racte rs o f sm all size high mm , g ain and better un ifor ity m . K EYWORDS M icrow ave omn i directiona l an tenna Center- fed W avegu ide Slot a rray : ; ; ; 离都超越了传统的 VHF /UHF 频段无线传输。目前国内在 X1 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、 航天、 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, 全 向天 线的 主要结 构有 侧射螺 旋天 线、 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, 且无法满 足浮标结 构的要求, 最后一种 波导缝 隙天 线, 能够设 计出 高增益 的全 向天线。 2003年美国麻省理工学院使用了增益 5dB 的全向天线, 实现了海洋监测 数据的 微波 无线传 输, 数据 传输率 、 信距 通收稿日期: 2009 - 02- 18 修回日期: 波段主要有两种类型的 全向天线适合浮标使 用, 一 种是单根 矩形波导双面 开缝的全 向天线, 这 种天 线增益 可达 10dB以 上, 但水平均匀性较 差, 在水平 面增 益差达 到 10dB 后, 很容 易破坏天线的 全向性, 通过对实际产品 的测试水平 均匀性较 差, 无法满足浮标通信的要求; 另一种是圆波 导缝隙天 线, 这 种天线水平均匀性很好 , 但由于其制作 、 馈电 结构复杂, 难以 制作 10dB以上的高 增益天线, 实测产品的 均匀性良好, 但天 线增益只有 5dB, 无法满 足浮标天线高增益的要求。 对于承担无线通信 任务的海洋监测浮标 , 要求 天线水平 均匀性好, 增益高、 体积小、 重量轻。因此采 用了波导缝隙天 线技术, 设计适用于浮标无线传输的全向微波天线。)316 ) 2 设计原理圆柱体上的缝隙 阵如图 1 所示, 每个缝 隙的位 置用 ( ic , i)表示, ic 表示缝隙沿 圆周方向的位置: 如果平面内 缝隙为均 匀分布的 圆 环阵 , 阵 中缝 隙 个 数 为 s 则 其方 位 角 为 & i c = , 2Pi/ s i表示缝在 纵向 的位 置, 若缝 隙的 纵向 间距 相同, 则 。 其纵坐标为 z = id, d 为缝间距。 由于 要满足 边界 条件, 缝隙 的辐射场与其 所在的 波导 情况 有关。在 z = 0 平面 上时 i = 1, 用 ( ic 1)表示长度为 2l近似为半波长的单个纵向缝隙。 ,s co s( Fs ( H & ) = ,P cos H) 2 # P2 ka sin2 H( 2 - D, p s ) jp s 0 co s( p s& ) (2) c ( ka sin H) p= 0 H psE]( 5) 式 ( 5)是圆柱体上 位于 z = 0平 面上的 单个 半波 长纵向 缝隙的辐射场 , 对于任意平面上的缝隙为: E ic i ( H & ) = , ,) V i e- jk ( r- z i cos H f ( H & - & ic i ) , , r( 6)由式 ( 6)叠 加各缝的场, 得整个缝隙天线阵的方向图为: F (H & ) = , = F s(H & ) , co s( = sEFi= 1 N i= 1Ns( H & ) Vi ejkz n cos H ,jk z n co s HEVeiP cos H) 2 P2 k as in2 Hjk ( i- 1)d cos H i( 2 - D p s ) jp s 0, cos( p s& ) @ ( 2)c ( kas in H) p= 0 H psE]EVei= 1N( 7)在天线阵 中, 一般 选择 d = K /2, K 为中 心频 率的 波导 g g 波长, Vi 为缝隙中心的电场。图 1 圆柱形缝隙阵 图 2 圆环阵缝隙上的电场分 布为 [ 1] : E slo ti = Vi c i sin ( ic , , 其辐射场为:, E (&ic i) ( H & ) = ,nP ( z + l) ) & ^ 2l( 1)Vic i e- jkr , f ( H & - & i c) , r( 2)图 3 H 平面 图 4 E 平面( , 式中的 E & ic i ) ( H & )上下标的含义为: 用序 数 ( ic i)表 示的缝 , ,隙辐射场的 & 方向的分 量。从式 1知 道, Vic i是 缝隙 中心 ( z , = 0)场; k = 2P /K , K0 为自由空间的波长。 f ( H & - & i c )是方 , 0 向函数 [ 2] : f (H & ) , cos( = P co s H) 2 # P2 ka sin2 H图 3和图 4是 N = 10, s = 8, k0 a= 5. 45, d = K /2 B0 /k0 = g 0. 6145, 在中心频率点由式 ( 7)得到 E 平面 ( H= 90b)、 平面 H 的方向图。从 E 平面的方向图知道 , 其场幅度的分 布是起伏 的。而 H 平面的方向图的其主最大在 H= 90b 方向 [ 3] 。m= 0E]( 2 - D, m ) jm cos m ( & - & i c) Gm 0 ( H m2)c ( kas in H) ( 3)( 式 中H m2) c ( ka sin H) 为第二类 H anke l函数的导函数, 由式 ( 3)可以计算缝隙天线阵 在空间的方向图。 考虑图 2所示的圆柱体上的圆环阵, 假如共有 S 个缝隙, 且各缝隙的馈电幅度 和相位都相同, 即 V ic i = V i, 则由式 ( 2) , 和式 ( 3) 知道, 其方向图为 [ 2] : Fs ( H & ) = , cos( = , E f (H & ic= 1 s& ic ) ( 2 - D m ) jm 0, ( 2) c ( kas in H) m 2P ic 可得: , sP co s H) 2 # 2 P ka sin2 Hm= 0EH]ic= 1Escosm ( & - & ic )图 5 圆波导天线( 4) 若缝等间距分布 : & ic = 图 5为圆波导缝隙天线的模型与实物 图, 图 6、 7为 N 图)317 ) 式中: N 为纵向缝 隙数量, s为 缝隙中 心间距, 驻 波阵中 s通 常为波导波长的一半。以矩形波 导为例, 如果要使 天线增益 在 10dB 以 上, 纵向缝隙的数量要在 8个 以上。在矩形 波导、 梯形波 导中开 8个纵 缝比较 容易, 但在圆 形波导 中开 N* S = 8* 7个纵缝并且通 过相互 交错的 螺钉对缝 隙馈电 难度很 大, 通常工程师并 不愿 采用这 样的 设计。因 此选用 矩形、 梯 形波导设计全 向天线在增益方面要优于圆波导缝隙天线。 考虑全向 天线的水平均匀性, 定义 水平全向天 线的不均 匀度 D 为主瓣所在平面最大增益与最小增益比值的分 贝数。 如图 5所示的 圆波导 缝隙 天线不 均匀 度 D = 11 5dB, 水 平均 匀性很好。采用 扇形、 矩形、 形波导 组成 如图 2 所示 的圆 梯 环阵, 缝隙所在的立 体面近 似为 圆柱面 , 选 择扇 形波 导时缝 隙所在面与圆 柱面最为近似, 考虑三种 波导情况下 的水平均 匀度。扇形波导如图 8所示。= 3、 = 7、 = 8GH z 天线实测方向图。在俯 仰面方向, 由于 s S F = 7在水平方向的两个主 瓣并非 完全对 称, 其 中一个 主瓣较 大; 在水平面方向, 增益的 不均匀 度在 - 115dB 范 围之内, 水 平方向性很好。 为了使缝隙馈电的幅度相 位都相同, 通常有三 种馈电方 法可以采用。第一种方法在波 导中加介质, 可以使 波导波长 小于自由空间波 长; 第二种 方法 是在 缝隙中 心附 近加螺 钉, 相邻缝隙间距为 K /2 通过相邻缝隙中心附近螺钉在空间位 , g 置的交错, 使激发缝 隙的场 同相; 第 三种方 法是 利用波 导中 基模的分布特性, 使 缝隙交 替位 于波导 壁中 心线的 两侧, 实 现缝隙的同相馈电。第一种方 法实现起来较 为简单, 但由于 附加介质会带来 额外的 损耗, 同 时也会 增加 天线的 重量, 所 以目前在 X 波段很 少采用。圆 波导 缝隙天 线采 用了第 二种 方法, 但该方法实现 起来较 为复 杂, 对于高 增益 天线很 少采 用这种方法, 随着缝 隙数量 的增 加, 给每个 缝隙 增加螺 钉会 给生产、 匹配、 试带 来很大 的困 难。第三 种方法 多用 于矩 调 形波导、 梯形波导的缝隙馈电, 与其它两种方 法相比, 该方法 工程实现上难度不高 , 易于调试和生产。 选择单面开缝 的矩 形波导、 形波 导构建 圆环 阵, 通过 梯 第三种方法对缝隙馈 电来设计全向天线。 天线总的增益、 功率束 宽由 纵向 缝隙的 数量、 隙间 半 缝 距决定, 可由式 ( 8)估算 [ 4] 。 G ain = 10log(N s /K0 ) dB B eamw id th = 50. 7 2K 0 deg s N ( 8)S 4 5 6 7 8 9 10 11 12 图 8 扇形波导结构图中 a、 为扇形 波导 的内外 半径。 令 S 为圆 环阵 中扇 b 形波导的个数 , 表 1给出了不同波导个数 S 的水平均匀度。表 1 扇形波导水平均匀度 a( b = 01 1a) ( mm ) 91 27 111 59 131 91 161 23 181 55 201 87 231 19 251 51 271 83 D ( dB ) 54
从表 1中可以看 出 S 与不 均匀度 并没 有线 性关系, S = 8、 12情况下不均 匀度较 好; 但 在实际 应用中 存在 一些问 11、 题, 若取 b= 01 1a 随着 S的增大, 扇形波导尺寸很小, 加工难 , 度、 成本很高, 选择 S = 11、12 来构 造 全向 天 线 并非 最 佳选 择。表 1的数 据并没有考虑波导 壁厚的影响, 考虑壁厚影响 后不均匀度还 会增加。)318 ) 选 用 矩形 波 导、 形 波 导 设计 圆 环 阵, 矩 形 波 导选 用 梯 BJ100 、BZ100 标 准 波 导, 设 计 频 率 F = 10GH z 波 导 壁 厚 , 11 27mm, 缝 隙 长 度 14155mm, 偏 移 波 导 宽 壁 中 心 距 离 11 8 梯形 波 导的 设 计 参 数与 文 献 [ 3 ] 一 致。在 AN SO F HFSS环境下建立圆环阵 [ 5] , 各波导均匀激 励, 考虑 工程实现 的可能性, 对比 S= 4、 8时的水平均匀度。表 2 均匀度对比 S 4 8 B J100 D ( dB)
BZ100 D ( dB) 51 58 101 26 梯形波导 D ( dB ) 61 31 51 55 图 9 同轴径向接头3 设计仿真与实验分析图 10 图 11为 AN SO FT HFSS下天线仿真模 型 [ 7] , 图 10 、 中, 天线 尺 寸 为 长 度 345196mm, 直 径 50mm, 天 线 由 8 根 BZ100矩形波导组成, 每个波导的纵缝数量为 10个, 共 80个 缝隙; 图 11 中, 天线尺 寸为长 度 43914mm, 直径 35mm, 天线 由 16根 梯形波导组成, 每个波导的纵缝数量 为 10个, 共 160 个缝隙。 由 于 没 有 考 虑 安 装 结 构, 实 际 尺 寸 会 比 该 尺 寸 略大。通过表 2的分析可以看出, S= 4时 BZ100矩形波导圆环阵与 S= 8时 梯形波导 圆环 阵的 水平 均匀 性较 好, 可以 采用 这两 种方式设计圆环阵。 从天线设计的角 度考虑, 在具有高 增益的同时 也希望具 有一定的束宽。在实际中这是 一对矛盾, 为了增加 天线的增 益, 需要增加纵向缝隙数量, 在 缝隙数量增加 的同时, 主波束 的半功率束宽也会进 一步降低。与此同时, 当天线 工作频率 偏移中心频率时, 缝隙数量越大, 天线的匹配 特性越差; 缝隙 数量越大, 主波束越 尖锐, 频率 偏移 后水平 方向 损失的 增益 越大。缝隙数 量越多, 天 线的带宽越小, 频率敏感度增 加, 稳 定性越差。 当工作频率偏离 中心频率时, 缝隙 间距不再等 于半个波 导波长, 缝隙间的馈电出现相位差。当 频率偏移一 定的情况 下, 缝隙数量越多, 第一 个缝隙 与最 后一个 缝隙 的相位 差越 大。前面的缝隙阵特性是在波导 终端馈电 的前提下给 出的, 由式 8知道, 单面缝隙数量为 8时, 增益约为 1013dB, 波束宽 度约为 91 6b 单面缝隙数量 为 16 时, 增 益约为 131 3dB, 波束 ; 宽度约为 418b 。如果把 16 个缝 隙一分 为二, 采 用天线 中心 馈电的方式, 距离馈电端最近的第一个 缝隙到最后 一个缝隙 的 距离与 8 元缝隙 阵终端 馈电时 的距离 相等。此时 中心馈 电的 16缝隙天线的方向图与终端馈电 的 8缝隙天 线方向图 近似相同, 而增益则增加 3dB。因此可 以采用 中心馈 电的方 式, 在保持水平均匀度的基础上, 进一步提高天线增益。 馈电结构采用同轴径向波 导接头, 同轴径向波 导接头的 尺寸可以用特性阻抗 法进行估算, 也可 以采用矩量 法进行严 格的理论分析 [ 6] 。图 9 中, 同轴 波导末 端接 短路器 , 当 径向 波导与同轴线的连接处不在末 端时, 连 接处到末端 的距离用 特性阻抗法是无法 确定的。 根据文 献 [ 6] 提供的 计算结 果, 当 h为不同值时, 适当选择接头与同轴线终端距离 d, 可获得 较好的匹配特性。 对于 h有一最佳选择。当 h /K0 = 0 173、 /K0 = 0 34时, . d . 接头输入端的驻波比小于 115时可获得的最大带宽 为 10% , 这个带宽对于波导缝 隙阵已经足够了。当 F = 10GH z时, h= 5 当 F= 13GH z时, h= 4mm, 设计中采用该尺寸。图 12 图 13为两种 天线仿 真水平 均匀度 图, 图 12 中 D 、 = 51 6dB, 图 13中 D = 61 24dB。图 12BZ100天线水平均匀度天线总的 增益由纵向缝隙的数量决 定, 图 10、 所示天 11 线采用中心馈 电, 每个波导纵向 10个缝隙, 增益与 终端馈电 的纵向 20缝隙波导 天线 近似。由 式 8可 得, 终端 馈电 纵向 20缝隙天线增 益近 似为 141 1dB。图 11 所示 梯形 波导 全向 天线增益理论 值 141 1dB, 不均 匀度 6124dB; 文献 [ 3] 提供实 测增益 14131dB, 不均匀度 61 89dB, (下转第 324页 ))319 ) 从而引入了插值误差 。 参考文献:[ 1] [ 2] 栗苹, 施聚生. 空气 中被动声 定位系统 定位精度 分析 [ J ]. 应 用声学, ) : 20C 24 . 王昭, 李宏, 赵俊渭, 李京 华, 施坤林. 空气声被 动定位的误差 分析 [ J] . 应用声学, ) : 39 - 43 . [ 3] [ 4] 郅熙彪, 王伟策, 张卫平, 蒋新. 四元声阵列声速 修正模型研究 [ J] . 探测与控制学报, ) : 34C 36 . 栗苹, 白玉贤, 崔占忠. 近地层风对声引信的干扰研究 [ J] . 兵 工学报, ) : 313- 315 . [ 5] 马大猷. 现代声学理论基础 [ M ]. 北京: 科学出版社, 2004.[ 6]C H K napp G C Carter The G eneral ized Correlation M ethod for , . E sti ation of T i e D elay[ J] . m m I EEE Transact ions on A cou stics ,Sp eech, and S ign al Processing
) : 320 - 327 . , . [ 7] A n ton i Fertner Com parison of V arious T i e D elay E sti ation . m m M ethod s by Com puter S i u lat ion [ J ]. m - 1330 . IEEE Transactions on A1986, 34 ( 5 ) : 1329 cous tics Speech and S ign al P rocess ing , .[作者 简介 ] 胡利萍 ( 1983- ) , 女 ( 侗 族 ) , 浙 江人, 在 读博士研究 生, 主 要研 究方 向 为无 线传 感器 网络 信号 处理。李宝清 ( 1972- ) , 男 (汉族 ) , 江西人, 博士, 副研究员, 主要研究方向为无线传感器网络。刘海涛 ( 1968- ) , 男 (汉族 ) , 新疆人, 博士, 研究员, 博导, 主要研究方向为无线传感器网络。( 上接第 319页 )杂, 天线增益只有 5dB 左右。论文方法设计的全向 天线与圆 波导全向天线 相比, 虽然水 平不 均匀度 有所 增加, 但 在天线 增益上有了极 大的 提高。在 天线 增益、 重量、 平均匀 度近 水 似的情况下, BZ100波 导全 向天 线的 制作 成本、 试难 度都 调 低于梯形波导 全向天线。能够满足浮标对于 天线小体 积、 重 量轻、 高增益 ( & 10dB)、 水平均匀性良好的要求。 参考文献:[ 1] [ 2] J R W ait E lectrom agnetic R ad iation from C ylindrical S tructu res . [ J]. N ew Y ork Pergam on,
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): 129- 135. , 盛月月, 高文军, 雷宏, 史凤娟. 波导缝隙阵列天线设计 [ J] . 电 子与信息学报, ) : 1342 - 1344 .图 13 梯形波导天线水平均匀度[ 3]实测值与仿真值接近 。由于 纵向缝 隙的数 量相同, BZ100波 导天线与梯形波导天线的增益 相同, 并 能获得较好 的水平均 匀性。 从天线的体积、 重量分析, BZ100波 导天线体 积略大; 波 导材料为铝时, BZ100波 导天 线重 量 3181kg 梯形 波导 天线 ; 重量 31 89kg 两种天线 的重量 接近。 通过前 面的 分析知 道, ; 在总增益一定 的情 况下, 水 平均 匀度 接近 时, BZ100波 导全 向天线所需的波导数 量、 总的缝隙数量 均为梯形波 导全向天 线的一半, 其制作成本、 调试难 度都有极大的降低。[作者简介 ] 郑 琨 ( 1979- ) , 男 ( 汉族 ) , 湖北襄 樊人, 博士研究生, 讲师, 主要研究方向为信号与信息处理。4 结论论文针对 浮标 微波 通 信天 线的 需 求, 通 过使 用 矩 形波 导、 梯形波导建 立 圆环 阵, 采 用中 心馈 电 的方 式, 设 计 小体 积、 高增益、 水平 均匀 性良好 的全 向微波 天线。实 验时 的圆 波导缝隙天线, 虽然水平均匀性很好, 但由于其设计结构复王英民 ( 1963- ) , 男 ( 汉族 ) , 河南平 顶山人, 博士生导师, 教授, 主 要研究 方向为 武器系 统与应 用工程。曲少春 ( 1986- ) , 女 ( 汉族 ) , 陕西西 安人, 硕士生研究生, 主要研究方向为信号与信息处理。)324 )
仿真结果表明所设计的双端相向馈电的波导裂缝天线基本满足使用要求。 关键词:裂缝...一种由渐变缝隙天线构成的等效全向天线.微波学报.Vol.22 No.2 Apr.2006 [8]...波导缝隙阵带宽总结_机械/仪表_工程科技_专业资料。...而匹配每个缝隙对于天线阵设计来说是比较困难的事情...并设计了一个X波段的16单元天线阵,得到的仿真和...设计流程。 仿真软件介绍。 天线的常用指标。 三、 波导缝隙阵基本原理波导缝隙构成的天线阵列主要有两种形式, 即波导宽边开缝而构成的缝隙天线阵和波导 窄边开缝...35 现代天线与雷达(课程设计报告) 第1页 报告 1:一种超宽频带双圆锥全向天线...现代天线与雷达(课程设计报告) 第7页 报告 2:波导缝隙天线的设计与仿真 2.1...实验五 微带天线设计、仿真、制作与测试 一.实验...波导口天线、波导缝隙天线、喇叭天线、反射面天线等...为全向性天线距离 R 处所接收到的功率密度, 单位...实验二、 实验二、矩形波导 TE10 的仿真设计与电磁场分析一、实验目的: 1、 ...3、 如何利用 TE10 模式下矩形波导,作为测量线?作为波导缝隙天线时,开槽又如何...一种波导缝隙馈电的圆极化微带天线杨国伟 张厚王剑 ...图 4 探针位置参数 3 仿真结果 本文使用 Ansoft ...全向圆极化天线的 V 型振子阵 设计[J]. 电波科学...一种SKa双频段共形相控阵天线仿真设计_教学反思/汇报_教学研究_教育专区。一种SKa...论述相控阵天线的设计原理和思路,介绍了波导缝隙天线和微带贴片天线的 设计思想,...矩形波导窄边倾斜缝隙天线阵的设计_专业资料。龙源期刊网 ...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。...印刷单极 和隙缝天线全向性好, 容易实现多频带和...在过去,这 一天线大多采用波导缝隙阵列来实现的,...[2]张立东.超薄型平板缝隙阵单脉冲天线设计与仿真....
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