基于車載雷達(dá)系統(tǒng)的波導(dǎo)縫隙天線設(shè)計(jì)

　　其中β表示縫隙中心線與波導(dǎo)寬邊中心線之間的夾角，α為寬壁的長(zhǎng)度，b為窄壁的長(zhǎng)度。將之前求得的rn代入并求解方程可得到對(duì)應(yīng)的縫隙偏角。

　　1.3 影響天線性能的因素

　　應(yīng)用以上所計(jì)算出來的結(jié)果來進(jìn)行天線的設(shè)計(jì)，還必須考慮縫隙間的互耦問題;若不考慮互耦，將使天線口徑面的幅度分布和相位分布變壞，同時(shí)也將惡化天線的輸入端匹配。近年來隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的飛速發(fā)展，在設(shè)計(jì)比較小的縫隙陣列時(shí)，通過仿真得到近場(chǎng)數(shù)據(jù)的近場(chǎng)診斷法越來越受到重視。在縫隙數(shù)為4的情況下，根據(jù)上面得出的參數(shù)，結(jié)合CST軟件中參數(shù)掃描的功能，能夠快速地找到準(zhǔn)確的電參數(shù)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率。

　　串聯(lián)縫隙與縱向縫隙相比，由于其角度偏轉(zhuǎn)的原因，其交叉極化輻射要比縱向縫隙高，這會(huì)帶來副瓣電平的升高和增益的降低，仿真結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)，而這是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中所不希望看到的，需要采取措施抑制交叉極化輻射。在本設(shè)計(jì)中，采用在每個(gè)縫隙上方加一個(gè)小波導(dǎo)口的辦法，小波導(dǎo)的傳播方向垂直于縫隙所在的平面。在不增加其傳播方向長(zhǎng)度的情況下，通過控制小波導(dǎo)的寬邊尺寸，使其截止波長(zhǎng)小于縫隙在交叉極化方向上傳播模的截止波長(zhǎng)，來抑制交叉極化電平。為進(jìn)一步降低交叉極化電平，同時(shí)也對(duì)主瓣波形進(jìn)行調(diào)整，參照仿真結(jié)果，可在小波導(dǎo)口中間插入金屬片來進(jìn)一步減小其寬邊尺寸，仿真結(jié)果表明，該方法能有效地降低交叉極化所帶來的影響。

　　2 建模與仿真

　　本文在設(shè)計(jì)波導(dǎo)縫隙天線的過程中，設(shè)計(jì)中的數(shù)值仿真都是在CST時(shí)域求解器的環(huán)境中完成的。

　　2.1 天線模型的建立

　　輻射波導(dǎo)選用的尺寸是22.86×10.16mm，縫一側(cè)的波導(dǎo)壁厚1mm，縫寬為2mm，波導(dǎo)兩端為理想短路面;截止波導(dǎo)16×8mm。建立模型，其框架圖如圖3所示：

　　其中黑色標(biāo)記處為同軸線中心饋電點(diǎn);輻射口上方的方形材料為天線罩;從左到右縫隙的編號(hào)依次為1～4。

　　2.2 仿真結(jié)果分析

　　仿真中將縫長(zhǎng)l和傾角β設(shè)置成變量，l的初始值取λ/2，利用CST的參數(shù)掃描功能，對(duì)縫隙長(zhǎng)度和傾角進(jìn)行掃描。通過設(shè)置合理的步長(zhǎng)，能夠加快掃描進(jìn)度，減少計(jì)算時(shí)間。由于本設(shè)計(jì)采用的是同軸線中心饋電，需要考慮阻抗匹配的問題，否則會(huì)在與波導(dǎo)的連接處產(chǎn)生反射，影響天線的性能。根據(jù)λ/4阻抗變換的原理，在仿真中通過改變同軸線內(nèi)導(dǎo)體探針的長(zhǎng)度來進(jìn)行匹配，觀察端口模式當(dāng)同軸線輸入阻抗為50 Ω時(shí)即認(rèn)為達(dá)到了所需的效果，經(jīng)過仿真得到同軸線內(nèi)導(dǎo)體探針長(zhǎng)度為8.5mm。并在此基礎(chǔ)上仿真得到縫隙的參數(shù)如下：

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