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W波段波导缝隙阵列天线设计

刘然  
【摘要】:波导缝隙阵列天线是在波导金属面上的按照一定的要求开缝所构成的天线。随着毫米波技术的迅速发展,波导缝隙阵列天线由于它自身具有低剖面、体积小、重量轻、效率高、易实现低副瓣、结构简单紧凑等特点,得到了人们普遍关注。被人们广泛的运用于地面、机载、舰载雷达。本论文的主要工作是设计一个工作在W波段的波导缝隙阵列天线,天线要求有较低副瓣电平和较小的天线尺寸,在W波段上设计以及加工都有一定的难度。本论文从波导缝隙阵列天线的基本理论出发,梳理了波导缝隙阵列天线的设计流程。从本文的第一章到第二章为波导缝隙天线的理论部分,介绍了国内外对波导缝隙天线的研究历史、近几年的研究现状和未来的发展动态;介绍了波导缝隙天线的辐射机理以及几种常见波导的耦合形式,推导并给出不同辐射缝隙形式在谐振状态所对应的不同的等效电路模型,宽边辐射纵缝对应并联有源导纳,宽边斜缝耦合对应串联有源阻抗。第三章到第四章着重介绍本论文利用电磁软件HFSS来设计波导缝隙阵列天线部分。其中缝隙单元间的互耦问题是设计阵列天线必须考虑并解决的问题,为此我们建立了一个矩形波导缝隙1*8线阵模型、7*7小阵模型来模拟缝隙在实际阵列中的环境,通过这种方法利用电磁仿真软件HFSS的扫描参数和优化功能进行小阵模型的提取参数的设计,其仿真结果较好吻合了设计指标,验证了这种方法的可行性,我们所设计的天线既考虑了缝隙单元的外部互耦问题也考虑了缝隙单元的内部互耦问题,可以得到符合我们实际指标的波导缝隙阵列天线。最后对所设计的3mm波导缝隙阵列天线进行了加工并测试,其结果与仿真结果基本吻合。


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