大型波導裂縫陣列天線中廣義導納參數的快速提取
為了快速提取波導裂縫天線內部區域的廣義導納矩陣,實現最終獲取遠場輻射情況,本文采用了一種有效的波導裂縫陣列天線內部區域導納參數的分析方法,充分利用了商業軟件和插值技術的靈活性,實現了導納參數的快速提取。
2 波導裂縫陣列天線中GAM的快速提取
提取波導縫隙陣列天線內部區域GAM參數的流程如圖3所示。
圖3 GAM提取流程圖
首先將內部區域劃分成更小的單元,通常只包含一條縫,然后利用現有商業軟件HFSS,對同一類單元進行參數掃描分析。在實際工程中,如果對每一個獨立的單元進行仿真計算,仍將耗費大量的時間和計算機資源。考慮到波導裂縫導納是一個關于縫隙長度和位置的復雜二元函數,如果能建立起每條縫導納參數關于位置信息的數據庫,采用插值計算,就能大大提高計算效率。實踐經驗表明,對于每個頻率點,大概需要5-10個縫長,20-30個偏移值,就能建立起滿足精度要求的數據庫。然后通過Matlab編寫離散數據的二元插值函數程序,實現快速獲取單元廣義導納矩陣Yi。最后利用Matlab編寫級聯程序,級聯每個單元的廣義導納矩陣Yi,最終得到波導內部區域所有的導納參數信息GAM,進而得到天線的輻射場以及各項指標。
在劃分單元的時候,涉及到行波狀態和諧振狀態兩種情況,需要分情況討論。
對于行波天線,如圖4所示,行波天線基本單元的是一個T型結構,將每一種模式處理成相應的一個端口,其等效網絡模型如圖4右所示。它是一個(2P+M)端口網絡,其中P個饋聯端口,M個輻射端口。P端口用于實現內部級聯,M端口即為內外問題連接的接口。
圖4 行波天線的基本單元示意圖
考慮到拋開輻射面的影響,這就是一個無耗互易網絡,因此它的導納矩陣將進一步簡化為一個純虛數的矩陣,這就意味著,對于每個GAM,實際的數據量僅為((2P+M)*(2P+M+1))/2個實數。級聯Yi得到內部區域的GAM,包含波導裂縫陣列天線輸入導納和輻射端口導納兩個重要參數。
對于諧振天線,考慮簡單的端饋形式,處理行波的的方法很容易推廣到駐波天線陣的處理,其分塊結構與電路模型基本相同,只是包含短路面的單元需要單獨進行計算,該單元退化成一個(P+M)端口的網絡。
平面陣可以看成是線性陣的組合,并且根據實際工程經驗,波導裂縫天線縫隙之間的互耦主要是同一根波導之間,波導與波導之間的互耦非常小,可以忽略不計。因此只需討論一般單根波導裂縫陣列天線的處理,平面陣可以沿用此方法。
評論