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HFSS天线设计高级培训教程第九章平面口径的辐射

更新时间:2023-11-15 22:00:49 大小:527K 上传用户:xuzhen1查看TA发布的资源 标签:hfss天线 下载积分:2分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

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HFSS天线设计高级培训教程第九章平面口径的辐射 矩形口径的辐射问题,常见的有矩形波导口天线、E 面扇形喇叭、H 面扇形 喇叭、和角锥喇叭等,如图 9-1 所示: (a)开口波导 (b)H 面扇形喇叭 (c)E 面扇形喇叭 图 9-1 矩形口径天线 矩形口径面上的电磁场一般是线极化的。通常设电场矢量为 y 轴方向。磁场 矢量为 x 轴方向。这相当于横电磁波垂直投射到口径面上的情况。由式(8.32)可 见。要计算口径天线的辐射场,只须知道口径面上的电场 分布即可,如上三 种矩形口径,其口径面上的电场分布是各不相同的,而且喇叭天线口径面上场的 相位并不同相。为简单起见,这一节主要讨论口径场相位同相,幅度为各种典型 分布的情况。 Esy 一、口径场为均匀分布 设矩形口径如图 9-2 所示,其均匀分布的口径场表示为 9.3 口径场相位分布对方向图的影响 前面讨论的口径场辐射,是假设平面口径上的相位分布是同相的。口径上相 位分布为同相的情况,是在大多数口面天线设计中所希望的。因为,若口径场相 位为不同相分布的话,其结果将使方向图指向发生偏移,主瓣变宽,副瓣电平变 高,增益下降。 在工程实际中,有的天线结构本身,就使得其口径面上的场相位不同相。如 E 面喇叭、H 面喇叭和角锥喇叭、圆锥喇叭等。有的天线在设计时是使口径上场 相位同相,但由于机械加工误差,使得口径上场相位不同相。因此,这一节主要 讨论口径场相位分布对辐射方向图的影响。 设口径面处于 xy 平面内。对大多数情况,口径场分布是可分离变量的,即 口径场相位为平方律分布 若球面波或柱面波投射到平面口径上时,则在平面口径上将形成近似的平方 律相位分布。图 9-14 为一个 H 面扇形喇叭截面图。设在喇叭内传播的是柱面波, 当电磁波传播到口径处时,其等相位线是以喇叭张角虚顶点O′为圆心,半径为 R 的一段内切圆弧。若以口径面中心点O为相位参考点,则在偏离中心点的 x 处的 波程差为δ (x),有 讨论:① 图 9-11 给出了矩形口径,场振幅均匀,相位为平方律分布的方向 图。与同相口径比较,当 P215 ψ2 ≤ π /8时,方向图变化不大,当ψ2 ≥ π / 4 时,方向 图畸变较大,口径效率v 随ψ 2 的增大而降低,见图 9-12。 ②如果口径场不等幅,而按余弦分布,则平方律相位分布与同相口径相比, 则对方向图影响要小些。虽然平方律相位分布在口径边缘较大,但幅度在边缘较 小。因此,即使 2 3 / 2 ψ π = 时,辐射波束也未分裂,只是使方向图主瓣变宽,见 图 9-13。 P216 3.口径相位为立方律分布在天线技术中,口径场的立方律相位分布通常是和线性相位分布同时产生。 例如在抛物反射面天线中,馈源横向偏焦时,既要出现线性相位分布,也会出现 立方律相位分布。见 P286 式(11.115b)。按立方律相位变化的场,在数学处理上 十分复杂,在此只给出结论性的说明。 ■口径场为等幅、相位按立方律变化的场方向图,主瓣波束指向不再是口径 法线方向,而偏向口径相位滞后的一方,方向图畸变成不对称图形。见 P216 图 9-14, ■口径效率减小,但减小的幅度比平方律相位分布的要小一些。比较图 9-15 和图 9-12。 ·在口径上相位按立方律变化的方向,若场是减小分布的,则相位变化影响 较小。 不管口径面上场的相位按何种规律变化,工程上一般要求口径边缘的最大相 位偏差(相对于口径面中心点)为

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