波导缝隙天线
更新时间：2011-05-27 18:00
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波导缝隙天线自上世纪中叶以来有了很大的发展，广泛用于地面、舰载、机载、导航等各个领域。由于缝隙阵列天线对天线口径面内的幅度分布容易控制，口径面利用率高，体积小，易于实现低或极低副瓣等特点，因而使其获得广泛使用。在波导缝隙天线的研究方面，许多学者对缝隙天线理论和实验进行了大量基础性的研究工作，因而波导缝隙天线的理论越来越成熟。本文所设计的就是基于车载雷达系统应用的一种小型波导缝隙天线。该天线要求在水平面内具有宽波束的特点，能够覆盖比较宽的范围，从而更有效地提高车辆的战场生存能力。天线需要满足的性能指标如下：a.增益：大于11dB;b.3dB波束宽度：E面为20°，H面为110°;c.副瓣电平：小于-13dB;d.驻波比：小于2。
波导缝隙天线串联缝隙阵
- 由波导内的场分布情况可知：当波导宽边中心开斜缝时，窄缝在纵向不切割电流线;在缝的横向由于对电场的扰动，使得总电场在缝的两侧发生跳变，即电压跳变，故相当于在传输线上串联了一个阻抗。对中心馈电的谐振线阵模型来说，假设波导壁上开有Ⅳ爪斜缝，缝与缝中心间距λg/2，为取得同相激励，相邻缝交叉倾斜放置，波导末端短路板距终端缝隙λg/2，以使缝隙中心处于电压或电流最大值位置.
波导缝隙天线天线性能
应用以上所计算出来的结果来进行天线的设计，还必须考虑缝隙间的互耦问题;若不考虑互耦，将使天线口径面的幅度分布和相位分布变坏，同时也将恶化天线的输入端匹配。近年来随着计算机辅助技术的飞速发展，在设计比较小的缝隙阵列时，通过仿真得到近场数据的近场诊断法越来越受到重视。在缝隙数为4的情况下，根据上面得出的参数，结合CST软件中参数扫描的功能，能够快速地找到准确的电参数，大大提高了设计的效率。
串联缝隙与纵向缝隙相比，由于其角度偏转的原因，其交叉极化辐射要比纵向缝隙高，这会带来副瓣电平的升高和增益的降低，仿真结果也证实了这一点，而这是我们在设计中所不希望看到的，需要采取措施抑制交叉极化辐射。在本设计中，采用在每个缝隙上方加一个小波导口的办法，小波导的传播方向垂直于缝隙所在的平面。在不增加其传播方向长度的情况下，通过控制小波导的宽边尺寸，使其截止波长小于缝隙在交叉极化方向上传播模的截止波长，来抑制交叉极化电平。为进一步降低交叉极化电平，同时也对主瓣波形进行调整，参照仿真结果，可在小波导口中间插入金属片来进一步减小其宽边尺寸，仿真结果表明，该方法能有效地降低交叉极化所带来的影响。
波导缝隙天线仿真结果
- 仿真中将缝长l和倾角β设置成变量，l的初始值取λ/2，利用CST的参数扫描功能，对缝隙长度和倾角进行扫描。通过设置合理的步长，能够加快扫描进度，减少计算时间。由于本设计采用的是同轴线中心馈电，需要考虑阻抗匹配的问题，否则会在与波导的连接处产生反射，影响天线的性能。根据λ/4阻抗变换的原理，在仿真中通过改变同轴线内导体探针的长度来进行匹配，观察端口模式当同轴线输入阻抗为50 Ω时即认为达到了所需的效果，经过仿真得到同轴线内导体探针长度为8.5mm。
波导缝隙天线结束语
- 从应用目标的实际情况出发，利用波导宽边中心斜缝的形式设计了一款小型四元线阵天线，通过仿真分析，其各项性能参数都达到了规定的指标要求。并且由于体积小、稳定性好、能够满足实际应用的需要，在实际制作由于加工工艺等方面的原因会造成一定的误差，需要严格控制加工误差。
