带共型介质天线罩波导窄边开槽阵研究

• 作 者: 郑鲲
• 机 构: 电子科技大学
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2002年期
• 关键词: 波导窄边开槽 互耦 天线罩

矩形波导窄边开倾斜槽天线是一种广泛应用的天线阵形式，相对波导宽边开纵槽具有结构简单、功率容量大、宽频带等优点。由于介质罩和天线阵单元间互耦的影响，使得准确设计天线阵变得困难。本文就是要综合考虑阵元间互耦和天线罩对辐射场的影响，以及波导内部功率存储等因素，最后推证出一套比较准确的天线设计方程，并用于设计计算。对比结果表明，本文采用的方法和得到的方程是完全正确和适用的，可以为准确设计低副瓣波导窄边开倾斜槽天线阵提供有力的理论支持和设计程序。 首先从波导基本理论出发，利用互易定理，将孤立槽的散射和槽的电场联系起来，得到它们之间的关系。然后利用平面角谱和模式电流的不连续性，考虑槽切入波导宽边部分的影响，得到孤立槽导纳的表达式和计算方法。 同时，由于天线介质罩的存在将影响天线的辐射特性，在设计中必须考虑其影响。利用射线跟踪法，对天线罩介质层的各种系数进行分析推导，得到了反射系数、透射系数和衰减系数的计算公式，为在设计方程中考虑天线罩的影响做好理论准备。 根据前面推导出的波导孤立槽的散射和槽中电场的关系，求出TE₁₀模状态下的向前、向后散射幅值。利用等效传输线理论，得到第一设计方程；从考虑波导槽电压的形成入手，对天线槽电压有贡献的各个因素进行分析，最后得到第二个设计方程。 利用两个设计方程，选定一些设计参数，计算出多种情况下天线阵的单元的设计参数：槽长度和倾斜角，并将结果与可得到的参考文献进行比较，结果较吻合。另外还分析了考虑加工误差时对天线阵的影响。 通过以上分析和设计计算结果表明，本文采用的方法和推证的设计方程是正确的，在低副瓣波导开槽阵的设计中必须认真考虑互耦和天线罩对天线辐射性能的影响，才能设计出满足指标的天线阵。