通信工程专业毕设模板

1、大连海事大学装订线毕 业 论 文二一年六月船舶雷达裂缝天线的设计专业班级： 通信工程4班姓 名： 潘明鹏 指导教师： 房少军 信息科学技术学院摘 要本文设计了一个波导缝隙天线，并利用Ansoft公司研发的电磁仿真软件HFSS（high frequency structure simulate）进行仿真。电磁仿真软件HFSS能给出波导缝隙天线的2D、3D模型和辐射方向图，根据对方向图的要求，采用修正的切比雪夫阵设计该天线各缝隙的电流分布，基于同轴线理论，波导缝隙天线理论和梯形渐变器理论设计波导裂缝天线，采用HFSS仿真设计该天线并进行了优化及仿真，仿真结果与理论计算结果基本符合。关键词：波导缝隙

2、天线；HFSS仿真；优化 ABSTRACTThis paper presented a Slotted-waveguide Array antenna which is simulated using HFSS.HFSS is an electromagnetic simulate softw -ave which is invented by Ansoft.It can give the model of 2D、3D and directivity of this Slotted-waveguide Array Antenna.First,the Slotted-waveguide Arra

3、y will be designed according to waveg -uide theory,Slotted-waveguide Array Antenna and trapezoidal step-index. Then,Slotted- waveguide Array Antenna is simulated and optimized by using HFSS,the rusult of the simulation tallys with the result of theory calculate.Keywords: Slotted-waveguide array，HFSS

4、; optimization目 录第1章 绪论11.1 课题研究的背景及意义11.1.1 船舶雷达裂缝天线的研究现状21.2 HFSS仿真软件的介绍31.2.1HFSS的特点和应用领域31.2.2HFSS与其他软件的协同作用41.2.3HFSS软件的计算原理4第2章 基础知识42.1阵列天线的基本理论知识4 2.1.1电磁波的干涉和叠加原理4 2.1.2方向图乘积定理42.2对偶原理4 2.2.1电偶极子与磁偶极子的对偶4 2.2.2电流元和磁流元的对偶性4 2.2.3对偶原理的建立42.3缝隙天线的辐射机理4 2.3.1理想缝隙天线的辐射机理4 2.3.2理想波导缝隙的开缝机理4 2.3.3

5、波导缝隙的阻抗特性4 2.4波导缝隙天线阵及其特点第3章 视频图像预处理73.1 引言7结论10参 考 文 献11致 谢12附录11基船舶雷达裂缝天线的设计第1章 绪论1.1 课题研究的背景及意义随着中国综合国力和国际地位的日益提升，海洋领土逐步受到国人的重视，中国对发展蓝海海军的建设目标已经提上日程，船舶雷达天线的研究受到了前所未有的重视，同时也对天线系统提出了更高的要求。缝隙天线具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形、批量生产、电性能多样化、宽带和与有源器件和电路集成为统一的组件等诸多特点，适合大规模生产，能简化整机的制作与调试，从而大大降低成本。因此成为了一种重要的天线形式。波导裂

6、缝阵天线的设计难度相当高。到二十世纪七、八十年代，随着计算机技术的飞速发展，电磁场数值计算成为可能，也使得缝隙天线的分析和设计上了一个新台阶。目前国际国内上也都在大力开展船舶雷达的研制工作，但技术尚未成熟，并考虑到其成本比较高，大角度扫描状态下很难实现低副瓣性能等实际困难，可以预见在今后相当长的时间内，裂缝阵天线仍将是船舶雷达天线的首选。1.1.1船舶裂缝天线的研究现状波导裂缝天线设计中存在的技术问题多年来一直是微波天线领域中研究的热点。国外在二十世纪四十年代末期就开始了波导裂缝天线的研究，经过多年的研究，缝隙阵列天线在理论和实践上都得到了巨大的发展。Waston首先对波导裂缝和波导裂缝天线开

7、展了研究和设计的尝试工作。1948年Stevenson基于波导的等效传输线理论及波导格林函数，取缝隙长度/2（为工作波长），导出了各种形式缝隙的归一化电阻（电导）的计算公式。随后Oliner利用变分公式，并且考虑了波导壁厚的影响，计算出了缝隙的阻抗（导纳）特性。在70年代到90年代初期的二十多年里，计算机技术得到了极大的发展，计算机大大的提高了计算速度和存储容量使很多复杂的电磁场问题的计算结果更为精确，这也使得裂缝天线理论研究和工程技术得到了蓬勃发展。T.Vu Khac、HungYuet、Josefsson等对波导宽边总想辐射裂缝采用矩量法进行分析。具体方法如下，运用磁场连接性条件得到了两个积

8、分方程在裂缝的上、下口径上，将厚度为t的裂缝视作一个腔体，分别建立波导、半自由空间、裂缝墙体的格林函数，然后用矩量法计算裂缝口径上电场眼裂缝长度方向的数值。在忽略波导内缝隙间互耦和波导壁厚影响的前提下，R.S.Elliott采用等效磁流片的方法导出解析表达式，但次表达式考虑了辐射裂缝间外互耦以及告辞模的影响，并将辐射裂缝的设计理论归结为三个方程。Elliot等的卓越贡献，使得裂缝天线的理论研究和工程设计达到了较为成熟的阶段，他建立的理论被当今波导裂缝阵列天线设计者公认为主流设计方法。比较而言，国内学者对裂缝阵天线的研究起步较晚，主要从70年代开始开展研究，一大批科技人员在理论分析计算、计算方法

9、、实验研究、加工工艺等方面开展了大量工作，取得了相当的进展，但在性能等方面距国际先进水平仍有很大差距。其中对辐射裂缝单元、交叉波导耦合裂缝单元以及耦合裂缝和辐射裂缝的相互影响的研究较多，吕善伟等采用矩量法对辐射裂缝、交叉波导耦合裂缝以及耦合裂缝与相邻辐射裂缝的影响尽享了大量的理论分析计算；彭中秋对交叉波导耦合裂缝馈电的辐射纵缝中的场分布进行了分析；李俊沛等采用矩量法对辐射裂缝、短路板对辐射裂缝的影响、耦合裂缝阻抗特性等都进行了理论研究和计算；任武等使用时域有限差分发对矩形波导上单个辐射缝隙的特性进行了严格分析，并对谐振状态的定义做了讨论1.2 HFSS仿真软件的介绍HFSS广泛应用于航空、航天

10、、电子、半导体、计算机、通信等多个领域。它具备仿真精度高，可靠性强，仿真速度快，稳定成熟的特点，其自适应网格剖分技术使HFSS成为高频微波设计的首选工具盒行业标准。利用HFSS工具可以高效地设计各种高频结构，包括射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互联结构、电真空器件，可用于研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本，减少设计周期，增强竞争力。1.2.1HFSS的特点和应用领域HFSS是利用我们所熟悉的Windows图形用户界面的一款高性能的全波电磁场（EM）段任意3D无源器件的模拟仿真软件。HFSS具有以下特点：1. 具有仿真、可视化、立体建模、自动控制的功能，

11、使得3D EM问题能快速而准确地求解。2. Ansoft HFSS使用有限元法（FEM）、自适应网格划分和高性能的图形界面，能让你在研究所有三维EM问题时得心应手。3. Ansoft HFSS能用于诸如S参数、谐振频率和场等的参数计算。4. HFSS是基于四面体网格元的交互式仿真系统。这能解决任意的3D几何问题，尤其是那些有复杂曲线和曲面的问题，当然在局部会利用其它技术。1.2.2 HFSS与其它软件的协同作用为了便于提高设计与分析效率，HFSS强化了与CAD工具和其它分析工具之间的配合。比如，在电磁场分析中需要分析对象的结构信息，通过读取由CAD生成的结构信息模型，提高易用性的功能。此外CA

12、D模型有时会出现微小的断差和坐标误差。HFSS 10新增了一种功能，即使存在这些情况，也能将其分割成最佳的微小网格后，进行电磁场分析。另一点就是：HFSS 10与Slwave v3 进行协作分析的示例，能够看到车身内部的印刷电路板产生的不必要辐射活动情况。HFSS由于能够对麦克斯韦电磁场方程进行全波分析，因此目前已经应用于需要对电磁场进行详细分析的用途。比如，设计设备外壳、印刷电路板和芯片封装时得电磁场分析、EMI分析，SAR（specific Absorption Rate，辐射吸收率）分析，以及天线与接口设计等各种应用领域。Ansoft HFSS在PC机（Windows系统）上能够利用3G

13、B的内存空间，这极有效地拓展了HFSS仿真计算能力。同时，具备与Ansoft Designer、Nexxim动态连接的特性：通过动态参数化链接，在RF/数模混合电路仿真中实现与三维电磁场的协同仿真。1.2.3HFSS软件的计算原理总的来说，HFSS软件将所有要求解的微波问题等效计算N端口网络结构的S矩阵，具体步骤如下：（1） 将结构划分为有限元网络。（2） 在每个端口处计算与端口具有相同截面的传输线所支持的模式。（3） 假设每次激励一个模型，计算结构内部的全部电磁场模型。（4） 由得到的反射量和传输量计算广义S矩阵。HFSS求解微波问题的流程图如图1-2-1所示。建立模型设置边界条件和激励由端

14、口激励在结构内部求解场细化网格设置求解频率是否进行自适应求解S是否可接受？否在各个端口处求解端口的场分布创建初始网络是求解结果求解广义S参数否是图1.2HFSS求解流程图1.3论文的主要内容本文重点介绍用HFSS仿真软件对宽边谐振式波导缝隙阵列天线的研究和设计。正文部分共分三章，分述如下：第一章是绪论，介绍了雷达裂缝天线研究的背景、意义及现状，HFSS的特点和应用领域、计算原理和的简要介绍。第二章首先从阵列天线的两个最基本原理：电磁波的干涉与叠加原理、方向图乘积定理出发，使我们对阵列天线有了更加清楚的认识，然后从对偶原理出发，分析了波导上单个缝隙的辐射机理和形式，并分析了由多个缝隙构成的波导裂

15、缝天线阵的特点，给出相关的计算公式。第三章设计了一种宽边纵向谐振式驻波波导裂缝天线，并借助Ansoft公司的高频电磁仿真软件HFSS进行仿真。根据对方向图的要求，采用修正的切比雪夫阵设计该天线各缝隙的电流分布，（待定） 第2章理论基础2.1阵列天线的基本理论知识天线是一种用于发射和接收电磁能量的设备。在许多场合，由单个天线（或称为单个辐射器）就可以很好地完成发射和接收电磁能量的任务，如常用的各种线天线、面天线、反射面天线等，其本身就可以独立工作，但这些天线形式一旦选定，其辐射特性便是相对固定，如波瓣指向、波束宽度、增益等，这就造成在某些特殊应用场合，如雷达天线的一般要求较强的方向性、较高的增益

16、、很窄的波束宽度、波束可以实现电扫描及其他一些特殊指标，单个天线往往不能道道预定的要求，这时就需要多个天线联合起来工作，共同实现一个预定的指标。这种组合造就了阵列天线。其中，电磁波的干涉与叠加原理、方向图乘积定理是阵列天线得以构成的两个重要原理。2.1.1电磁波的干涉和叠加原理阵列天线能够形成不同于一般单元天线的辐射特性，尤其是可以形成指向某部分空间的、比单元天线强得多的辐射，最根本的原因就是来自多个相干辐射单元的辐射电磁波在空间相互干涉并叠加，在某些空间区域加强，而在另一些空间区域减弱，从而使得不变的总辐射能量在空间重新分布。波的干涉与叠加原理最初来源于光学领域。托马斯·杨仔细观察

17、了在两组水波交叠处发生的现象：“一组波的波峰与另一组波的波峰相重合，将形成一组波峰更高的波。如果一组波的波峰与另一组波的波谷相重合，那么波峰恰好填满波谷。”声波的叠加也是如此，声波的叠加会产生声音的加强和减弱、复合的声调和拍频。在此基础上，他于1801年在一篇报告中发展了惠更斯的光学理论，提出了著名的“干涉原理”，也称“波的叠加原理”，并在光学中首次引入了“干涉”的概念。同时，他指出了产生干涉现象的条件，并首次完成了著名的双缝干涉试验和其他一些干涉实验，总结出：为了显示光的干涉，必须先使从同一光源出来的光分成两束，经由不同的路径，然后重新叠加在一起，即可观察到干涉现象。著名的干涉实验如图2.1

18、所示。xd光束Ld各个缝隙之间的距离；L缝隙屏与成像屏之间的距离；成像屏上点的位置坐标；x成像屏上点的直角位置坐标 图2.1光波的干涉与叠加由于光本身的波动性，光波与电磁波本质上是相似的，因此可以把这一最初在光学领域提出的基本原理推广到电磁波领域。我们知道，天线在空间的辐射是天线上源电流产生的，若空间中存在满足相干关系的多个电流（如一个电流分出的多个部分，施加在不同的天线单元上），则多个电流的辐射电磁场在空间中将发生叠加，形成干涉现象，造成某些空间区域场同相叠加，场加强；某些空间区域场反相叠加，场削弱；在另外一些区域场的叠加介于同相和反相之间，这样就形成了空间中的电磁场的强弱分布。电流分布J在

19、均匀媒质中产生的辐射电磁场可表示为 （2.1.1）式中，称为磁矢量位，他满足下列亥姆霍兹方程： （2.1.2）若电流密度J沿z向线分布为，分布线长为L，如图2.2所示，则在远场观察点，式（2.1.2）的解可求得为 （2.1.3）式中，源点到场点的距离R表示为 （2.1.4） zR rO yJx图2.2连续线源的辐射如果电流密度J沿xy平面分布为,分布平面面积为S，如图2.3所示，则在远场观察点，有 （2.1.4）x J O R Pry z图2.3连续面源的辐射同样道理，电流如果按照其他方式分布，如沿体分布，沿圆环分布等，则其辐射场磁矢量位可以相应求得，具有和式（2.1.3）及式（2.1.5）同

20、样的形式。观察式（2.1.3）和式（2.1.5）可见，线电流和面电流形成的辐射场具有积分的表达形式，实际上是无穷多个部分求和叠加的结果，这就是干涉与叠加原理在电磁波辐射问题上的体现。2.1.2方向图乘积定理构造阵列天线的另一个重要理论基础是方向图乘积定理。在电磁波干涉与叠加原理基础上，它进一步描述了连续电流分布离散化并分别激励多个天线单元时，总辐射电磁场的构成规律。设阵列天线采用相似元，在不考虑单元间互相影响（耦合）的条件下，可以认为单元作为空间坐标函数的归一化方向图都是相同的。不妨首先以线阵为例，设在图2.2中每一小段的中心位置都放置了一个单元天线，这些单元天线为相似元，它们的方向图函数均为

21、（称为单元因子，表示单元个体的辐射特性），重新绘于图2.5。这时，每个单元的位置坐标记为。需注意，这时为了简化公式形式起见，去掉了原来上的“”符号。由于远场坐标已经用表示，而不再是 r .O N-1 z 图2.5任意N元线阵，因而不会引起混淆。不失一般性，设每一小段的电流复矢量为，可以看做是放置在这一个小段中心位置的单元天线的激励电流。各单元天线都将在远区产生横电磁平面波，场强与激励电流成正比。依据积分求和的公式，转化为球坐标系，则第n个单元在远场观察点产生的电场为 （2.1.5）式中，A为单元形式有关的比例系数。代人远场条件： （2.1.6） （2.1.7）可得到 （2.1.8）式中，因子表

22、示由于各单元的空间位置不同，使辐射电磁波在观察角产生的相对相位。根据叠加原理，此线阵在观察点产生的场等于各单元在观察点产生场的矢量和： （2.1.9）考虑到电场复矢量的各坐标分量是由的各坐标分量决定的，各的矢量和存在哪些坐标分量，就会有哪些坐标分量，所以为公式简化起见，可以写为 （2.1.10）上式可以看做是能适用于各坐标分量的一般表达式。由此可得到此线阵作为一副大天线的方向图因子为 （2.1.11）令 （2.1.12）称为阵列因子或阵因子，也称方向图因子、方向图函数、阵列函数和阵列多项式，它可以看做是由假想的各向同性单元（=1）组成的阵列的方向图函数。这样，有 （2.1.13）若单元因子和阵

23、因子均采用归一化形式，则上式又可写为 （2.1.14）可见阵列天线的方向图因子等于单元因子与阵因子的乘积，这一定理即是方向图乘积定理。对于面阵或其他形式的阵列天线，这一定理同样是使用的。由于单元阵因子只表示构成阵列天线每个单元的辐射特性，仅取决于单元的形式及取向，与阵的组织方式无关，一次单元因子就是位于坐标原点的一个单元天线的归一化方向图函数，而阵因子仅取决于阵的形状、单元间距、单元激励电流的幅度和相位，与单元的形式和取向无关，因此阵因子等于与实际阵具有完全相同的参数的各向同性带你源阵的方向图函数。也就是说，单元因子和阵因子是相互独立的、可分离的，分别决定阵列天线辐射特性的一个方面。有了这一个

24、定理之后，研究阵列天线的辐射特性一般仅需研究由阵的组织方式决定的阵列子即可，待单元形式选定后，再把单元因子乘以阵因子，即可得到阵列天线的辐射特性。2.2 对偶原理2.2.1电偶极子与磁偶极子的对偶自由空间中电偶极子的中心位置设为球坐标系的原点O，正、负电荷之间的间距为，坐标分别为和。在电偶极子周围的r>>l区域内任意一观察点处，等量异号的两个点电荷和激发的静电场可以表示为： （2.2.1）式中是电偶极矩的量值，电偶极矩的方向为z轴正方向。小电流环可以视为磁偶极子。设自由空间中半径为的小电流环上的电流为I，环面正方向向上沿z轴正方向，电流I的正方向与z成右手螺旋关系，则在磁偶极子周围

25、r>>l区域内任何观察点处，磁感应强度矢量为： （2.2.2）式中是磁偶极矩的量值，磁偶极矩的方向为z轴方向。比较式（2.2.1）和式（2.2.2）可以看出，两式具有对偶关系： （2.2.3）2.2.2电流元和磁流元的对偶性对于载有高频电流的电流元来说，它两端等量异号的电荷也随时间变化而变化，可以看作为一个高频的电偶极子21。假设电流元是由理想导体构成的，它的长度远远小于工作波长，表面流过正方向向上的电流量值为，则其辐射场表达式为： （2.2.4）对于由多匝导线环绕而成的螺线管，设其总长度远远小于高频电流的工作波长，则螺线管上的电流可看成是处处等幅同相的。可以把螺线管的每一匝线圈等

26、效成小的电流环，螺线管的正方向即为小电流环的正方向，电流正方向与螺线管正方向成右手螺旋关系，这样，就可以把螺线管看成是等效的磁流元，假设高频磁流的方向是沿z轴正方向，则其辐射场为： （2.2.5） 比较式（2.2.4）和式（2.2.5）可以看出，两式具有下面的对偶关系： （2.2.6）式中带有下标“e”的场量代表电流元产生的电场强度矢量和磁场强度矢量；有下标“m”的场量代表磁流元产生的电场强度矢量和磁场强度矢量。2.2.3对偶原理的建立我们就可以把电偶极子（电流和电荷）所产生的场，看成是“电源”所引起的；而磁偶极子（磁流和磁荷）所产生的场，看成是“磁源”所引起的。我们把“电源”引起的场称为 “

27、电源场”；而把“磁源”引起的场称为“磁源场”。“电源场”的麦克斯韦方程组的形式如下： （2.2.7）“磁源场”的麦克斯韦方程组形式如下： （2.2.8）当两种源同时存在时，根据矢量叠加原理有 （2.2.9）于是麦克斯维方程组就可以变成对称的形式： （2.2.10）2.3缝隙天线的辐射机理2.3.1理想缝隙天线的辐射机理无限大和无限薄的理想导电平面上的缝隙称为理想缝隙。所谓理想缝隙天线是指在无限大的可以不计厚度的理想导体平板上开的缝隙。理想缝隙受到激励时，由于缝很窄，缝隙上只存在与宽边垂直的切向电场，其振幅在缝隙的两端下降为零。这一电场分布与具有相同尺寸的导体振子（又称互补振子）上的磁场分布（即

28、电流分布）完全一样。根据电磁场的对偶原理，理想缝隙所辐射的电磁场与互补振子产生的电磁场具有相同的结构，只是振子的电场矢量对应于缝隙的磁场矢量振子的磁场矢量对应缝隙的电场矢量，但是这还不够，为了能满足条件，还要求边界条件也必须是对偶的。2.3.2波导缝隙的阻抗特性在波导壁的适当位置上开的缝隙也可以有效地辐射和接收无线电波，这种开在波导上的缝隙称为波导缝隙天线。波导开缝之前是均匀的，可等效为传输线。波导上开的缝隙可等效为负载，开缝的波导便等效为加载传输线，根据开缝的。xa （a） （b）图2.3 波导宽边纵缝及其等效电路位置和方向，缝隙或等效为串联的负载或等效为并联的负载宽边纵向缝隙会使一部分横向

29、表面电流不能按原来的方向流动而是发生弯曲，绕过缝隙流动，如图2.3（a）所示。这样在缝隙的中点两边便出现了由横向表面电流的弯曲引起的附加纵向电流，使得在缝隙中点两边的总纵向电流的大小不相等而发生突变，这与传输线并联接入阻抗的情况相当，所以宽边纵向缝隙等效为并联导纳。如图2.3（b）所示。在缝的长度适当（略短于）时发生谐振，电纳等于零而变成纯电导。其归一化电导值（与波导特性导纳之比）可按下式计算25： （2.3.1） 其中，是缝隙偏离宽面中心线的距离，是波导宽边的尺寸，是波导窄边的尺寸，是工作波长，是波导波长。由式（2.3.1）可知，宽边纵向缝隙偏离中心线越远，等效电导越大。2.3.3波导缝隙天

30、线的开缝机理波导缝隙要成为有效的天线必须选择在适当的位置和方向。波导上的缝隙是不需要另外的馈线的，它辐射的能量就来自波导内的电磁波，在波导内传输波24时，窄壁竖缝和宽边中轴线上的纵缝均不能受到激励而向空间辐射，根据收发天线的互易原理，它们也就不能从远处传来的无线电波中接收能量。这是因为窄壁竖缝和宽壁中轴线上的纵缝对波导内原来的电磁场结构无明显影响，而其它形式的缝隙能有效地改变波导壁表面的场分布。当波导内传输波时，因切向磁场有横向和纵向两个分量，波导内壁表面电流也存在纵向和横向两个分量。能产生辐射的缝隙都能有效切割表面电流线，而不能产生辐射的缝隙是与表面电流线平行的，不能有效切割表面电流线。表面

31、电流在波导壁上的大小是随位置而变的。横向电流在波导宽面中轴线处等于零，往两边沿逐渐增至最大，所以切割横向表面电流的宽壁纵向缝隙在中轴线上是得不到激励的，因而这样的缝隙不能用作天线，而波导测量线正是利用这个特点，将纵缝开在宽面中心而使辐射损耗最小。宽面纵缝越靠近边缘，受到的激励越强。同一横截面上中心线两边的横向表面电流是反相的，因而开在中心线两边的纵缝是反相激励的。宽面还有纵向表面电流，它在宽面中心线处最大，往边缘逐渐减小到零。因而宽面还可以开横向缝隙，横缝在宽面中心线上受到的激励最强，往边沿逐渐减小。波导的窄边只有横向表面电流，所以开在窄边的竖缝是没有辐射的。另外沿波导纵轴方向相距半个波导波长

32、的两个截面上，纵向表面电流和横向表面电流都是反相的，因而在波导纵轴方向上相距的缝隙是反相的，相距的缝隙是同相的。2.4波导缝隙天线阵及其特点单个缝隙的方向性比较弱，要求强方向性时可采用波导缝隙天线阵。在同一根波导上开若干个缝可构成直线阵，用若干个开缝的波导可构成平面阵。波导缝隙阵方向性的分析方法与一般的阵列天线的分析方法基本一致。它的方向性取决于天线元的数目N，各元的幅度分布和相位分布以及天线元之间的距离。波导缝隙阵的方向性函数仍为元方向性函数与阵函数的乘积26，即 （2.4.1）阵函数仍为： （2.4.2）式中为缝隙激励电压的幅度比，为观察点所在方向与缝隙阵轴线（也就是波导纵轴）的夹角。波导

33、缝隙阵一般也是采用等间距和等相位差的，这时，于是 （2.4.3）令，则 （2.4.4）对于等幅阵，则 (2.4.5)或 （2.4.6）对于同相等幅阵，则 （2.4.7）这是一个侧射阵，阵轴线的垂直方向即为最大辐射方向，即。波导缝隙阵的辐射能量就来自于波导中传输的电磁波，不需要另外的馈线，这在馈电方面是一个很大的优点。另一方面这又决定了各缝的相位差与缝的间距d有密切关系，二者不再是相互独立的了，而各缝的激励幅度则与缝在波导上的位置和方向有关。波导缝隙阵以各缝隙间距是否等于为根据而分两类。当时，称为谐振式缝隙阵；当时，称为非谐振式缝隙阵。这里所谓的“谐振式”与“非谐振式”区分的根据就是缝隙的间距是

34、否为，并不说明缝隙本身是否谐振。缝隙谐振与否是由缝隙的长度决定的，一般而言半波缝隙谐振长度略短于，而且缝越宽，较短得越多。谐振式波导缝隙阵由于缝隙间距为，所以相邻缝隙的激励会产生，为使各缝获得同相激励，应当采取措施使相邻缝隙再获得的附加相移。对于宽边纵向缝隙阵而言，由于中轴线两侧的横向电流反向，能产生所需的附加相移，所以可以把相邻缝隙交替地分布在波导宽壁中线两侧。如图2.4所示。谐振式缝隙阵是侧射阵，方向性图主瓣最大值方向指向缝隙面的法线方向。当工作频率改变时，间距不再等于，不能保持各缝隙同相激励，引起主瓣方向改变，并且天线的匹配也将急剧变差。所以这类缝隙阵是窄频带的。本文所设计的天线就属于宽

35、边纵向驻波缝隙天线。a图2.4波导宽边缝隙阵的布置2.5本章小结为了使分析和波导达到良好的匹配从而降低天线的驻波比，缝隙单元的电导必须满足下面的条件（缝隙一端为短路板，另一端为馈电端口）：波导缝隙杭波线阵天线的设计1. 波导尺寸和阵元间距的确定2. 泰勒线源近似3. 辐射缝隙的点导值的确定4. 缝隙偏移量的确定5. 波导缝隙尺寸的确定6. 缝隙阵模型的仿真及数据结果第3章裂缝阵列天线的设计3.1对于宽边纵向谐振式驻波阵列，具体设计步骤如下：波导缝隙阵具有口面效率高、副瓣电平低等优良的性能。这里设计了一款宽边纵向谐振式驻波阵列，由第二章基础知识可知，每个缝隙相距，距离波导宽边中心有一定偏移。推导

36、波导裂缝的等效电导以史蒂文森（A.F.Stevenson）法较为严格。Stevenson给出了宽边上纵向并联缝隙的电导为 其中，x为待求的偏移量，a为波导内壁宽边长度，为波导波长。在具体的设计中，可以利用HFSS的优化功能来确定缝隙的谐振长度。首先确定在谐振缝隙设计中存在的几个变量 ，主要有缝隙偏移波导中心线的距离Offset，缝隙的长度L，缝隙的宽度W等。一般可根据实际的加工确定出缝隙的宽度W，应用HFSS的优化功能得出缝隙的偏移量Offset和缝隙长度Legth。如图3.1所示，在波端口的Y矩阵参数可以等效于距检测端口的12.1.1 常用颜色模型颜色模型的用语是在某些标准下用通常可接受的方

37、式简化彩色规范。本质上颜色模型是坐标系统和子空间的规范。位于系统中的每种颜色都由单个点来表示。（1）RGB彩色模型在RGB模型中，每种颜色出现在红、绿、蓝的原色光谱分量中，这个模型基于笛卡尔坐标系。图2.1 所示的立方体。图中R、G、B位于3个角上。在该模型中，灰度等级沿着主对角线从原点的黑色到点（1，1，1）的白色分布。图2.1 RGB彩色立方体示意图（2）灰色模型本质上颜色模型是坐标系统和子空间的规范。位于系统中的每种颜色都由单个点来表示。单位在每列的书写示例如表2.1所示。表2.1 单位在每列的书写示例基体序号粉末类型和预热温度（）失效温度（）Ec计算值（GPa）SUS304不锈钢1粗粉 & 10001804.212粗粉 & 800104.383细粉 & 10003004.954细粉 & 8001205.08表格的分栏情况示例如表2.2所示。表2.2 分栏情况示例基体粉末类型预热温度（）平均值SUS304不锈钢粗粉60044.28%80042.37%100039.74%细粉60027.95%80025.41%100024.77%碳钢粗粉100035.65%细粉100022.95%表的通栏情况和全表统一单位的情况如表2.3所示。表2.3