用于多普勒组件中的缝隙阵列天线的设计及其辐射特性的研究.doc

用于多普勒组件中的缝隙阵列天线的设计及其辐射特性的研究 24卷第2期无线电工程 3.～ 用于多普勒组件中的缝隙阵列天线 1994 的设计及其辐射特性的研究182L} 型童里周泰李淑青徐勤卫竺童苎 (山东大学)(山东工业大学) I\r【摘要】为满足某些特殊场所的需要,末文在成导缝隙阵列理论基础上,庙 甩cAD控术,设计出了J}1于Bj—lO0型笋普勒效应收发组件在匹配拙态下的|甓导宽 壁纵向+缝隙阵列天线.井对方向性圈进行了测试,结果表明,为用于通道式场所 的探测或防范提供7有效的途径. 关键词:掌堕堡型墨丝,昔勒兹应坡发龃件,归一化导,方向性图 弓l言 乡曹勒 通常使用的波导型多普勒效堕塞塑盐玉垡量垂塑,其主瓣较宽,适台于大立体 角范围探测或防范场所.而在某些通道式特殊应用场所剐要求具有立体扇形渡束特性,特别 是要求在某一特定平面内具较窄的波束特性时,波导缝隙阵硎天线是其最佳选择. 天线与馈电系统的匹配问题,在天线研究中具有重要地位.使缝隙阵列天线与多普勒效 应收发组件达到莨好的匹配,是提高该系统收发效率的关键.缝隙阵列天线的形式有多种, 常用的是谐振式波导宽壁纵向缝隙阵列天线.缝隙阵列天线的输入导纳是缝隙间的相对位 置,缝隙长度,缝隙宽壅的函数,并与波导壁厚有关,本文在选定缝l!l譬宽度和波导壁厚的情 况下,采用计算机辅助设计技术,对其进行了精确设计,得判了椭意的结果. 1等幅同相激励的波导宽壁纵向缝隙阵列天线的设计理论 本文所采用的是谐振式波导宽壁纵向缝隙阵列天线,并假设多普勒效应收发组件为良好 匹配源.其结构及等效电路如圈1所示. 往等幅同相激励条件下,用于确定矩形波导宽壁纵向缝隙阵列的缝隙长度和信移量的基 丰文于1993午12rJln收到 ?30? 本设计方程为t 巫圈 图l具有缝隙阵列天线的多普勒效庄收发组件度其等效电路 Y:4q(a/b) Gi—,j 式中Y.~/G是第n个缝隙的归一化导纳,Z:是第n个缝隙的总阻抗. COS[(B/k)y.v(x)j一!旦!y! si11[Yv(x)] Z:=Z+Z N Z::EZ (1) (2) (8) (4) 式中,Z是第n个缝隙的自阻抗,Z是第n个缝隙的感应阻抗,Zn是第n个缝隙与第m个 缝隙的互阻抗. 一,t~(1t/b /k;譬(5) 击中:Y:1/1,1是第n个缝隙的实际长度,1,为缝隙谐振长度.g(xn)是第n个缝隙 的归一化谐振电导. h(Y)=hl(y.)+jh2(y.)(8) v(x)=kl,(xn)=_llf((7) [E刚一JO0型矩形波导宽壁上开囱纵向缝隙阵列,选定其缝隙宽度为1.59ram,波导壁 ?3l? 厚为1.27ram,馈电频率为9.375GHz的情况下,式(6)的实部和虚部可分别表示为 h1(y)=1=275(y一1)h2(y)=一14(y一1)(8) 及g(x):i.177sin2 v(x)=1.517+1.822x: 并出式(1),(8),(5)得 Y:48].48f G.[481 .4af.Vg(x..)h(y)]+Z (9) (10) (]1) 对于阵列由N个缝隙组成,且等幅同相激励,以满f~E:g(X):1条件下,得到一组 1”1=l 缝隙长度和偏移量的初始值.然后利用对称振子的互阻抗计算公式(13),(14)计算出 Z由式(4)便可得到一套Z的初值. Z:R+jX(12) R= Siak1Sink1 nk(1m一1)d() X:.11_t3o SJnlslnKlm ?32? + 净一.coskis小inkr) (13) +coskrz一 2…ki=!)c17r…r} .sink(1mI)d()(14) +’Z+):,rI:[x+(ZT∈一i),r2:[x+(Z ,x,是第n个缝隙与第n个缝隙间的横向距离,z是第n个缝隙与第m个缝隙 r” . k., n1 ,●, 一一 ,_J ,●, k一 ,_, 2] K! [) 『Im r J. 小 武+ 中心问的纵向距离,∈是以第m个缝隙中心为参考点时该缝隙上所取积分单元的纵向坐标. 假设归一化导纳是纯实数,且Z的值对缝隙长度和偏移量的变化不是特别敏感,故可 用Z构初值并利用第n个缝隙自阻抗的虚部与该缝隙感应阻抗的虚部的负值相等的条件, 即. JZ=一JZ:(15) NY: 以及考虑输入匹配条件∑=1,便得到新的一组缝隙长度和偏移. 1”1=1u0 因为新的缝隙长度和偏移量披用于计算一套改善了的Z值,所以处理过程需要重复进 行,经过多次重复处理可得到满足激励条件达到理想匹配的缝隙长度和偏移量. 对于N较大时,{吝种重复处理可完垒由计算机来完成,当重复处理后的缝隙长度和偏移 量与前一次处理结果之差小于所容许的机械加工公差时,干『j用程序命令停止重复处理,于是 得到一组满足设计要求的缝隙长度和