- 14 - Ansoft2004年用户通讯
应用HFSS9.0设计波导裂缝驻波阵天线
范景云
微波成像技术国家重点实验室 中国科学院电子学研究所 北京 100080
摘要 传统的波导裂缝天线设计方法非常复杂，且天线研制周期长，本文借助高频结构分析软件
HFSS9.0的优化功能给出了一种简便的矩形波导宽边纵向裂缝驻波阵的设计流程，并进行了仿真。仿真结
果与理论计算结果基本符合，利用HFSS9.0进行辅助设计的方法可以大大缩短天线研制周期。
关键词 波导裂缝，驻波阵天线，HFSS，优化
一、 引 言
在机载雷达天线中，波导裂缝天线阵是应用最广泛的形式之一。波导裂缝天线容易实现口径面的幅度分布和相位分布，
口径面的利用系数高，而且它可满足雷达系统对天线增益高、副瓣低、体积小、重量轻的要求，所以在机载雷达中获得了
广泛应用。
在阵列天线的条件下，必须考虑裂缝间的互耦影响。一般来说，在实际天线应用中，通过实验测量阵列之间的互耦误
差较大，且实验工作量很大。所以，非常有必要利用计算机仿真来部分代替常规的实验工作。Ansoft-HFSS软件采用有限
元法（FEM）解决三维电磁场问题，求出S、Y、Z参数，还可以得到场的方向图。
矩形波导宽边纵向裂缝驻波阵列的应用比较广泛，但对于谐振长度的求解，一直没有给出明确的理论推导和计算公式。
本文给出分析设计流程，讨论了HFSS在设计中的应用，尤其在求解谐振长度时的快速简便的方法，通过设计实例可以看
出仿真结果与理论计算结果十分接近，验证了此方法的正确性。
二、 波导纵向裂缝驻波阵的设计
右图为矩形波导宽边纵向裂缝阵天线的结构示意图。
图1 波导纵向裂缝阵天线结构示意图
图中，a为波导宽度，b为波导高度，t为波导壁厚，w为裂缝宽度，d为相邻裂缝间距，l为裂缝长度，x为裂缝相对波
导宽边中心线的偏移量。根据Elliott设计裂缝天线阵的基本理论，波导纵向裂缝驻波阵天线可以等效为图2的传输线模型[1]：
阵列天线分析与综合复习
第一章 直线阵列的分析
1. 阵列天线的分析是指：在知道阵列的四个参数（单元总数，各单元的空间分布，激烈幅度和激烈相位）的情况下确定阵列的辐射特性（方向图，方向性系数，半功率波瓣宽度，副瓣电平等）
阵列天线的综合是指：在已知阵列辐射特性的情况下，确定阵列的四个参数。
2. 能导出均匀直线阵列的阵因子函数
sin(/2)()cossin(/2)NuSuukdu
(1) 平行振子直线阵，振子轴为z轴方向，沿x排列时，阵轴与射线之间的夹角为coscossinx ；沿y轴排列时，cossinsiny。
(2) 共轴振子线阵，一般设阵轴为z轴，此时coscosz
(3) 什么是均匀直线式侧射阵（各单元等幅同相激烈，等间距最大指向/2）
■沿x轴并排排列，振子轴为z轴的半波振子直线阵，侧射时的最大指向为y轴方向
■沿z轴排列的共轴振子直线阵，侧射时的最大指向在xy平面上
■并能导出激励幅度不均匀、间距不均匀、相位非均匀递变的直线阵阵因子
3. 均匀侧射阵和端射阵
(1) 什么是均匀侧射阵和端射阵，他们的阵因子表示是什么？
(2) 最大辐射方向及最大值。
max0cosmSNIkd 0/20mm侧射＝端射＝kd
(3) 抑制栅瓣条件：1cosmd /2dd侧射端射
(4) 零点位置：coscos/onmnNd
(5) 主瓣零点宽度：()2/()22/boboBWNdBWNd侧射阵端射阵
(6) 半功率波瓣宽度
侧射阵：o()51/()0.886/()hBWNdNdrad
端射阵：o()108/()1.9/()hBWNdNdrad 扫描阵：o()51()sinhmBWNd
(7) 副瓣电平
能证明均匀直线阵的副瓣电平13.5SLLdB。
第３Ｏ卷第７期 ２０１０年７月 计算机应用 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｖｏ１．３０ Ｎｏ．７ Ｊｕｌｙ ２０１０
文章编号：１００１—９０８１（２０１０）０７—１７３９—０３
基于遗传算法的深空探测天线综合
曹海林，杨力生，王韬，王帅涛
（重庆大学飞行器测控与通信教育部重点实验室，重庆４０００３０） （ｈａｉｌｉｎｃａｏ＠ｃｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；ｃａｏｈａｉｌｉｎ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｉｎ）
摘要：为了改善深空探测中共焦面阵列馈电抛物反射面天线的可视范围，提出一种基于遗传算法的扫描波束
综合方法。基于物理光学法计算共焦面馈电阵中每个馈源照射反射面的次级远场方向图，利用遗传算法优化得到的
权值对各次级方向图加权合成期望的波束。仿真和分析结果表明：提出的基于遗传算法的共焦面阵列馈电反射面方
向图综合与传统共轭场匹配方法相比，可控制旁瓣电平，更精确综合出期望方向图，扩大深空探测天线的可视范围。
关键词：方向图综合；遗传算法；深空探测；共焦面阵列；共轭场匹配
中图分类号：ＴＮ８２１＋．８ 文献标志码：Ａ
Ｐａｔｔｅｒｎ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ａｎｔｅｎｎａ ｉｎ ｄｅｅｐ—ｓｐａｃｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ＣＡＯ Ｈａｉ．１ｉｎ．ＹＡＮＧ Ｌｉ．ｓｈｅｎｇ。ＷＡＮＧ Ｔａｏ。ＷＡＮＧ Ｓｈｕａｉ．ｔａｏ
（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍａｎｄ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ ｏｆ Ｍｉｎ￣ｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＧＡ）ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ｔｈｅ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ａｒｒａｙ ｆｅｅｄｉｎｇ ｐａｒａｂｏｌｉｃ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ
第 1页（共5页） 第二章 函数 教材分析
本章为函数，分三个单元共10节，内容如下函数、函数的表示方法、函数的单调性，;反函数；指数、指数函数；对数、对数函数； 函数的应用举例
本章共需30课时，具体分配如下：
2.1函数 约3课时
2.2 函数的表示方法 约2时
2.3 函数单调性 约2课时
2.4 反函数 约3课时
2.5 指数 约3课时
2.6 指数函数 约3课时
2.7 对数 约3课时
2.8 对数函数 约3课时
2.9 函数的应用举例 约4课时
实习作业 约1课时
小结与复习 约3课时
一、内容与要求
函数是数学的重要的基础概念之一进一步学习的数学分析，包括极限理论、微分学、积分学、微分方程乃至泛函分析等高等学校开设的数学基础课程，无一不是以函数作为基本概念和研究对象的其他学科如物理学等学科也是以函数的基础知识作为研究问题和解决问题的工具函数的教学内容蕴涵着极其丰富的辩证思想，是对学生进行辩证唯物主义观点教育的好素材函数的思想方法也广泛地诊透到中学数学的全过程和其他学科中
函数是中学数学的主体内容它与中学数学很多内容都密切相关，初中代数中的“函数及其图象”就属于函数的内容，高中数学中的指数函数、对数函数、三角函数是函数内容的主体，通过这些函数的研究，能够认识函数的性质、图象及其初步的应用后续内容的极限、微积分初步知识等都是函数的内容数列可以看作整标函数，等差数列的通项反映的点对(n，an)都分布在直线y＝kx+b的图象上，等差数列的前n项和公式也可以看作关于n(n∈N)的二次函数关系式，等比数列的内容也都属于指数函数类型的整标函数中学的其他数学内容也都与函数内容有关
函数在中学教材中是分三个阶段安排的第一阶段是在初中代数课本内初
第 2页（共5页） 步讨论了函数的概念、函数的表示方法以及函数图象的绘制等，并具体地讨论正比例函数、反比例函数、一次函数、二次函数等最简单的函数，通过计算函数值、研究正比例函数、反比例函数、一次函数、二次函数的慨念和性质，理解函数的概念，并用描点法可以绘制相应函数图象本章以及第四章三角函数的内容是中学函数教学的第二阶段，也就是函数概念的再认识阶段，即用集合、映射的思想理解函数的一般定义，加深对函数概念的理解，在此基础上研究了指数函数、对数函数、三角函数等基本初等函数的概念、图象和性质，从而使学生在第二阶段函数的学习中获得较为系统的函数知识，并初步培养了学生的函数的应用意识，为今后学习打下良好的基础第二阶段的主要内容在本章教学中完成第三阶段的函数教学是在高中三年级数学的限定选修课中安排的，选修Ⅰ的内容有极限与导数，选修Ⅱ的内容有极限、导数、积分，这些内容是函数及其应用研究的深化和提高，也是进一步学习和参加工农业生产需要具备的基础知识
