摘 要： 为了快速设计波导窄边斜缝行波阵列天线，采用理论计算结合软件仿真的方法。利用电磁仿真软件HFSS模拟实验过程 ，得到裂缝电导函数。初始设计完成后，比较仿真结果口径分布和理论口径分布的差异，微调裂缝尺寸参数使天线口面幅度逼近设计值。设计了一个47阵元行波线阵，并采用两根波导对称放置抑制交叉极化。Taylor综合副瓣值为-30 dB，仿真得到的最大副瓣值为-24.8 dB，波瓣宽度为2.2°，增益为24.6 dB。
关键词： 波导窄边斜缝； 行波阵； 口径分布； 交叉极化
中图分类号： TN82?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）07?0086?03
Design of waveguide narrow?side inclined slot non?resonant array antenna
CHEN Xiao?peng， CHEN Wen?jun， SHI Lei
（Nanjing Marine Radar Institute， Nanjing 210015， China）
Abstract： Theoretical computation and software simulation are combined to design waveguide narrow?side inclined slot non?resonant array antenna quickly. The electromagnetic simulation software HFSS is used to simulate the experimentation for getting the slot conductance function. After the initial design， the inclination angles and depth of the slots are adjusted to make actinal surface amplitude of the antenna approach the design value according to the difference got by comparing the simulated field distribution with the theoretical distribution. A non?resonant linear array antenna with 47 array elements was designed. Another slot array was placed symmetrically to restrain the cross polarization. The simulated max side lobe is -24.8 dB while Taylor comprehensive side lobe is -30 dB. The HPBW is 2.2° and the gain is 24.6 dB.
Keywords： waveguide sidewall inclined slot array； non?resonant array； field distribution； cross polarization
0 引 言
波导窄边裂缝天线以其口径效率高、馈电简单、重量轻、体积小、易加工等优点广泛应用于军民用雷达、通信系统等领域[1?4]。在设计此类天线时，首先应根据天线的增益、副瓣电平等特性，职称论文发表http://www.400qikan.com确定天线工作形式以及天线长度、裂缝个数、裂缝偏转角度和裂缝切入宽边深度等参数；其次，要抑制裂缝倾斜产生的交叉极化分量。本文根据Taylor线源分布确定各裂缝电导；借助商业电磁仿真软件HFSS的参数扫描及优化功能，提取“裂缝电导函数”；在初始设计完成后，对整个线阵进行仿真，微调阵中部分阵元的倾角和切入深度参数，使各单元幅度分布逼近理论口径分布。
1 天线设计
1.1 确定裂缝电导分布
波导窄边裂缝行波阵的示意图及等效电路图分别如图1，图2所示。
图1 波导窄边裂缝行波阵示意图
图2 波导窄边裂缝行波阵等效电路图
各符号意义如下：[yi=gi+jbi，]表示第[i]个裂缝的归一化导纳；[y+i=g+i+jb+i，]表示第[i]个裂缝右边向负载端看去的归一化导纳；[y-i=yi+y+i，]表示第[i]个裂缝左边向负载端看去的归一化导纳；[pri]表示第[i]个裂缝的辐射功率；[p+i]表示第[i]个裂缝右边向负载传输的功率；[p-i]表示第[i]个裂缝左边向负载传输的功率。这里的裂缝导纳是计入裂缝间互耦后的等效导纳，功率指有功功率。设[α]为波导衰减常数，则波导内传输的行波功率经过间距[d]后减小到[q]倍：[q=e-2αd]。波导窄边裂缝行波阵中第[i]个裂缝的归一化电导[gi]的计算公式[5]为：
[gi=（a2iq-j+1）1erj=1Na2j-j=1ia2jq-j+1] （1）
式中：[ai]代表给定的第[i]个裂缝的口径激励系数（[pri∝a2i]），根据此式，[gi]可直接由给定的口径分布和天线辐射效率[er]算出。
应用Taylor口径综合法，得到一个使副瓣电平为-30 dB，等副瓣个数为5的47元波导裂缝阵列天线的口径分布。选定[er]的值，根据理论口径分布曲线和公式（1），计算出需要实现的电导分布图如图3所示。
