基于車載雷達系統(tǒng)的波導縫隙天線設計
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其中β表示縫隙中心線與波導寬邊中心線之間的夾角，α為寬壁的長度，b為窄壁的長度。將之前求得的rn代入并求解方程可得到對應的縫隙偏角。
1.3 影響天線性能的因素
應用以上所計算出來的結(jié)果來進行天線的設計，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，同時也將惡化天線的輸入端匹配。近年來隨著計算機輔助技術的飛速發(fā)展，在設計比較小的縫隙陣列時，通過仿真得到近場數(shù)據(jù)的近場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，能夠快速地找到準確的電參數(shù)，大大提高了設計的效率。
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，這會帶來副瓣電平的升高和增益的降低，仿真結(jié)果也證實了這一點，而這是我們在設計中所不希望看到的，需要采取措施抑制交叉極化輻射。在本設計中，采用在每個縫隙上方加一個小波導口的辦法，小波導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度的情況下，通過控制小波導的寬邊尺寸，使其截止波長小于縫隙在交叉極化方向上傳播模的截止波長，來抑制交叉極化電平。為進一步降低交叉極化電平，同時也對主瓣波形進行調(diào)整，參照仿真結(jié)果，可在小波導口中間插入金屬片來進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
本文在設計波導縫隙天線的過程中，設計中的數(shù)值仿真都是在CST時域求解器的環(huán)境中完成的。
2.1 天線模型的建立
輻射波導選用的尺寸是22.86×10.16mm，縫一側(cè)的波導壁厚1mm，縫寬為2mm，波導兩端為理想短路面;截止波導16×8mm。建立模型，其框架圖如圖3所示：
其中黑色標記處為同軸線中心饋電點;輻射口上方的方形材料為天線罩;從左到右縫隙的編號依次為1～4。
2.2 仿真結(jié)果分析
仿真中將縫長l和傾角β設置成變量，l的初始值取λ/2，利用CST的參數(shù)掃描功能，對縫隙長度和傾角進行掃描。通過設置合理的步長，能夠加快掃描進度，減少計算時間。由于本設計采用的是同軸線中心饋電，需要考慮阻抗匹配的問題，否則會在與波導的連接處產(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)導體探針的長度來進行匹配，觀察端口模式當同軸線輸入阻抗為50 Ω時即認為達到了所需的效果，經(jīng)過仿真得到同軸線內(nèi)導體探針長度為8.5mm。并在此基礎上仿真得到縫隙的參數(shù)如下：
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