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研究论文-波导缝隙全向天线的设计与分析 评分:

设计了一种波导宽边细缝缝隙天线,并利用Ansoft公司的电磁仿真软件HFSS (high frequency structure simulator)进行仿真.电磁仿真软件HFSS能给出波导宽边细缝缝隙天线的回波损耗和辐射方向图.基于同轴线理论、波导宽边缝隙天线理论和梯形渐变器理论设计波导宽边细缝缝隙天线,采用HFSS仿真设计该天线,并制造波导宽边细缝缝隙天线.测试所设计的天线,分析了影响波导宽边细缝缝隙天线E面和H面方向图的主要原因,为今后设计和制造波导缝隙天线提供一种分析方法,对实际工程应用有着重要的意义.
第37卷 杨倩等波导缝隙全向天线的设计与分析 21 虑,在矩形波导纵向传输的是TE模,此时与方位 30° 角度变量无关.所以在村坐标系中由式表示的沿p 方向传输的波应该为 p92 ∑ fcos(mm(2-x1) comp(H2 (-jkeP) (5) sInpo 式中:AEH0(b),H0和B分别表示0阶和 120° 20 m阶第二类汉克函数;k为矩形波导内的截至波 测试结果 50仍真结果 数;A为矩形波导内的截至波长,即 -1 A=21(m)+(n) 图3E面辐射方向图 当信号的波长大于A。时,对应的波形在矩形波 导内不是不能传播,而是功率的有功部分与无功部 分相比很小,不能有效地传输;所以在设计时应注 意选择相应的波导尺寸,本设计在设计时选择标准 波导尺寸根据截止波长公式,当TM1o模的截至波 长与所设讣的波长很接近时,如果出现加工等原 因,使得激励关于φ是不均匀的,该模就很容易在 矩形波导内传播,从而影响水平面(E面)的方向图, 即影响天线的不圆度 -120° 2)矩形波导在加工时由于采用的是细缝同相 测试结果 -150≈ 150仿真结果 馈电的缝隙阵列结构,当加工精度不能满足要求时, 是由于2个缝隙之间的间距不是半波长,从而不能 图4H面辐射方向图 满足等幅同相馈电的要求,使得天线的相位等发生 从图2中的HFSS伤真和实际测试发现,利用改变,从而影响H面的方向图,使得H面的方向图 HFSS电磁仿真软件仿真设计的波导缝隙天线在与仿真设计不一致 155至154GHz的方位内,回波损耗非常致图34 3)在加工矩形波导时,由于加工精度不能准确 分别是矩形波导E面和面的辐射方向图从辐射满足需求,在矩形波导内,特别是激励端口处激励 特性可以看出,所设计的矩形波导缝隙天线在阻抗的其他模不能很快地衰减掉使得这些模在矩形波 带宽内有很好的全向辐射特性,只是在制造和测试导内传播,从而影响波导宽边细缝缝隙天线的E面 过程中是E面的不圆度变差,同时面的相位发生和H面的方向图 改变,这些均可以通过改进得到解决 4)矩形波导在制造和波导宽边细缝缝隙天线 的加工过程中,是否造成矩形波导的微小形变,将 4天线的性能分析 引起波导的截止波长发生变化,从而引起波导内的 传输波长发生变化.从而可能使其他模式的波在矩 在实际设计天线的过程中,引起波导缝隙天线形波导内传播影响水平面(E面)的方向图,即影响 的方向图变坏的原因主要有5个方面:1)馈电的同天线的不圆度 轴电缆是否加工精确;2)各个缝隙馈电是否一致; 5)在设计和制造的过程中,因加工的精度和加 3)矩形波导的内壁加工是否光滑;4)矩形波导是否工时的微小形变引起梯形渐变器内的传输模式的 存在挤压变形;5)梯形渐变器的加工是否精确 变化,使得E面和H面的方向图发生变化 1)由于采用同轴波导转换结构馈电,而在同轴 综上所述,引起波导缝隙天线不圆度(E面方向 线中传播的是TEM模如果再加工同轴线时,是同图)和H面方向图改变的原因比较多,在设计和制 轴线变形,从而导致同轴线不是圆形的,这时同轴造的过程中,要注意克服,如:为了克服矩形波导内 线的TEM模就与方位角q有关系从磁场连续来考粗糙可以在波导内壁电镀银或者金,还可以改 应用科技 第1期 进相应的加⊥技术,确保波导的制作精确度 Electromagnetic Theory, 2004. Dniepropetrovsk, UK raine, 9:14-17 5结束语 B3JHT薄瓦超高频天线M北京:人民教育出版社,1960 4朱崇灿,黄景限,鲁述天线M]湖北,武汉大学出版社 根据同轴线理论波导宽边缝隙人线理论和梯 199 形渐变器理论设计仿真并测试了15GHz波导宽边苏B列别捷夫超高频技术和器件(上册)M刘盛纲 译上海:上海科学技术出版社,1965 缝隙天线.使用电磁仿真软件HFSS优化设计15 GHz波导宽边缝隙天线的精确尺寸,并根据设计的0 [6]林昌禄天线工程手册M]北京电子工业出版社,2002 [7SANGASTER A J, MCCORMICK A H I Theoretical design 尺寸制造了该天线经过测试该天线的参数发现, and synthesis of slotted waveguide arrays J Inst Elec En HFSS仿真设计的天线和和实际制造的天线能很好Pmc,1989,136(1):3946 地吻合最后根据测试天线的参数,主要分析了影响8 MONDAL M, Parametric study of waveguide slots and analysis 天线E面和H面方向图的原因,为工程上设计制造 of radiation pattern for the design of waveguide array antenna 波导宽边缝隙天线提供理论依据和工程方法 []. Progress in Electromagnetics Research, 2008, 4: 93-103 [9HAMADALLAH M. Frequency limitations on broad-band per 参考文献: formanceof shunt slot arrays[ J] IEEE Trans Antennas Propag- tion,1989,37:817823 ]惠承恩微波技术基础西安西安电子科技大学出版社,[ OYEVSTROPOV G A. Iuvesligalion of slolled waveguide an 2006 tenna with identical resonant radiators []. Radio Engg Elect [2]VELIEV E I, ENGHETA N. Fractional curl operator in re Phys,1965,10(9):1429 flection problems [] 10th Int Conf on Mathematical Methods in [责任编辑:孟玮] (上接第14页 Fastica算法并且经过多次仿真对比,本文算法的 分离性能更加稳定;但本文算法的缺陷在于计算速 度相对较慢,不适于盲混合信号的在线分离 100 100 结束语 介绍了盲源分离的基本理论,针对独立分量分 析传统优化算法收敛速度慢、易于陷入局部最优的 图3分离信号 缺点,提出了基于种改进粒子群的盲源分离算法, 表1精度评价标准 并对其进行了仿真和精确度分析.实验结果证明,该 相关系数 33 算法有效可行,与传统算法相比,其优点在于性能稳 定,提了收敛精度,能够得到更好的分离效果. 10.01530.9982000440.0257 y20.03530.00010.26170.9827 参考文献: 本文算法 y0.638100.021100012 [1]马建仓,牛亦龙陈海洋盲信号处理M]北京国防工业出 y40.003300.96740.2332 版社;2006:1-7. [2 TAN Y, WANG J. Nonlinear blind source separation usin y0.01710.98280.0110.0143 higher order statistics and a genetic algorithm J]. IEEE Trans FastIca y20.056200374509483 On Evolutionary Computation, 2001, 3: 600-611 0.558100.0130001 I3肖瑞基于独立分量分析的盲源分离方法的研究D西 安:西安理工大学,2007 0001900918604149 CJHYVARINEN A, KARHUNEN J, OJA E Independent componen analysis M New York: John Wiley Sons InC, 2001 从仿真结果中可以看出,本文算法很好地完成5郭武,长仁,王润生一种改进的 FastIca算法及其应 了混合信号的分离,证明了其可行性同时,表1的 用订算机应用,2008,28(4):960-962 数据显示,本文算法的分离精确度高于传统的刘丽芳粒子群算法的改进及应用D太原:太原理工大 学,2008 [责任编辑:张晓京]

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