船舶雷達裂縫天線的設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 大連海事大學 畢 業 論 文 船舶雷達裂縫天線的設計 ┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊ 摘 要 本文 設計了一個波導縫隙天線，并利用 Ansoft 公司 研發的電磁仿真軟件 HFSS（ high frequency structure simulate）進行仿真。電磁仿真軟件 HFSS 能給出波導縫隙天線的 2D、 3D模型和 輻射方向圖， 根據對方向圖的要求，采用修正的切比雪夫陣設計該天線各縫隙的電流分布， 基于同軸線理論，波導縫隙天線理論和梯形漸變器理論設計波導裂縫天線， 采用HFSS 仿真設計該天線并進行了優化及仿真，仿真結果與理論計算結果基本符合。 關鍵詞：波導縫隙天線； HFSS 仿真；優化 ABSTRACT This paper presented a Slottedwaveguide Array antenna which is simulated using is an electromagic simulate softw ave which is invented by can give the model of 2D、 3D and directivity of this Slottedwaveguide Array ,the Slottedwaveguide Array will be designed according to waveg uide theory,Slottedwaveguide Array Antenna and trapezoidal stepindex. 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: Slottedwaveguide array， HFSS。 optimization 目 錄 第 1 章 緒論 .......................................................................... 5 課題研究的背景及意義 .......................................... 5 船舶雷達裂縫天線的研究現狀 ..................... 2 HFSS 仿真軟件的介紹 ........................................... 7 的特點和應用領域 ................................ 7 與其他軟件的協同作用 ........................ 4 軟件的計算原理 .................................... 4 第 2 章 基礎知識 .................................................................. 9 陣列天線的基本理論知識 ..................................... 18 電磁波的干涉和疊加原理 ............................ 18 方向圖乘積定理 ............................................ 18 對偶原理 ................................................................. 18 電偶極子與磁偶極子的 對偶 ........................ 18 電流元和磁流元的對偶性 ............................ 18 對偶原理的建立 ............................................ 18 縫隙天線的輻射機理 ............................................. 18 理想縫隙天線的輻射機理 ............................ 18 理想波導縫隙的開縫機理 ............................ 18 波導縫隙的阻抗特性 .................................... 18 波導縫隙天線陣及其特點 第 3 章 視頻圖像預處理 ..................................................... 32 引言 ......................................................................... 32 結論 ....................................................................................... 35 參 考 文 獻 ......................................................................... 36 致 謝 ............................................................................... 37 附錄 1......................................................錯誤 !未定義書簽。 1 基 船舶雷達裂縫天線的設計 第 1 章 緒論 課題研究的背景及意義 隨著中國綜合國力和國際地位的日益提升，海洋領土逐步受到國人的重視，中國對發展藍海海軍的建設目標已經提上日程，船舶雷達天線的研究受到了前所未有的重視，同時也對天線系統提出了更高的要求。 縫隙天線具有輪廓低、重量輕、加工簡單、易于與物體共形、批量生產、電性能多樣化、寬帶和與 有源器件 和電路集成為統一的組件等諸多特點，適合大規模生產，能簡化整機的制作與調試，從而大大降低成本。 因此成為了一種重要的天線形式。波導裂縫陣天線的設計 難度相當高 。 到二十世紀七、八十年代，隨著計算機技術的飛速發展，電磁場數值計算成為可能，也使得縫隙天線的分析和設計上了一個新臺階 。 目前國際 國內 上也 都 在大力開展船舶雷達的研制工作，但技術尚未成熟，并考慮到其成本比較高，大角度掃描狀態下很難實現低副瓣性能等實際困難，可以預見在今后相當長的時間內，裂縫陣天線仍將是船舶雷達天線的首選。 船舶裂縫天線的研究現狀 波導裂縫 天線設計中存在的技術問題多年來一直是微波天線領域中研究的熱點。國外在 二十世紀四十 年代末期就開始了波導裂縫天線的研究， 經過多年的研究，縫隙陣列天線在理論和實踐上都得到了巨大的發展。 Waston 首先 對波導裂 1 縫和 波導裂縫天線 開展了 研究和設計的嘗試工作。 1948 年Stevenson 基于 波導的等效傳輸線理論及波導格林函數，取縫隙長度 λ/2（ λ 為工作波長），導出了各種形式縫隙的歸一化電阻（電導）的計算公式。隨后 Oliner 利用變分公式， 并且 考慮了波導壁厚的影響，計算 出 了縫隙的阻抗（導納）特性。在 70 年代到 90 年代初期的二十多年里，計算機技術得到了極大的發展，計算機 大大的提高了 計算速度和存儲容量 使很多復雜的電磁場問題的計算結果更為精確 ，這也使得裂縫天線理論研究和工程技術得到了蓬勃發展 。 Khac、HungYuet、 Josefsson 等對波導寬邊總想輻射裂縫采用矩量法進行分析。 具體方法如下 ，運用磁場連接性條件得到了兩個積分方程在裂縫的上、下口徑上，將厚度為 t 的裂縫視作一個腔體，分別建立波導、半自由空間、裂縫墻體的格林函數，然后用矩量法計算裂縫口徑上電場眼裂縫長度方向的數值。在忽略波導內縫隙間互耦和波導壁厚影 響的 前提 下 ， 采用等效磁流片的方法導出解析表達式， 但次表達式 考慮 了 輻射裂縫間外互耦 以及告辭模的影響， 并將輻射裂縫的設計理論歸結為三個方程。 Elliot 等的卓越貢獻，使得裂縫天線的理論研究和工程設計達到了較為成熟的階段，他建立的理論 被 當今波導裂縫陣列天線設計 者公認為 主流