如何使用HFSS實現(xiàn)毫米波圓極化介質(zhì)復(fù)合波導(dǎo)縫隙天線陣列的設(shè)計

　　本文利用ANSYS HFSS設(shè)計了一種工作于毫米波段的介質(zhì)復(fù)合波導(dǎo)縫隙天線陣列，在介質(zhì)覆銅板加工出縫隙并與波導(dǎo)槽復(fù)合形成輻射結(jié)構(gòu)，利用HFSS 軟件仿真并分析縫隙導(dǎo)納，泰勒加權(quán)實現(xiàn)陣列綜合。設(shè)計平面和差網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)天饋系統(tǒng)一體化，利用介質(zhì)覆銅板加工出圓極化柵，并利用HFSS對整體天線進(jìn)行了仿真調(diào)試。仿真結(jié)果與實物測試結(jié)果基本一致，驗證了軟件仿真的準(zhǔn)確性和設(shè)計的可行性。該天線成本低、一致性高、圓極化性能好，同時可以改善傳統(tǒng)波導(dǎo)縫隙天線成品率低、成本高和工作帶寬窄的缺點，并將工作頻帶展寬至700MHz。

　　1、前言

　　作為一種常用毫米波天線，波導(dǎo)縫隙天線加工成本高、成品率低。基于印刷縫隙的介質(zhì)復(fù)合波導(dǎo)縫隙天線是將開縫的介質(zhì)覆銅板復(fù)合到波導(dǎo)槽上，保有傳統(tǒng)波導(dǎo)縫隙天線輻射效率的同時，還具有一致性好、生產(chǎn)工藝簡單、成品率高、成本低等優(yōu)點。有學(xué)者對覆介質(zhì)的波導(dǎo)縫隙特性進(jìn)行了一些輻射特性分析，加工實物的有單條復(fù)合縫隙陣。本文利用ANSYSHFSS仿真軟件的精確計算功能，設(shè)計仿真并制作一種毫米波圓極化介質(zhì)復(fù)合波導(dǎo)縫隙天線，通過編寫陣列加權(quán)算法進(jìn)行激勵分布計算，并主要利用仿真軟件HFSS對縫隙導(dǎo)納進(jìn)行提取并擬合曲線?；谔祓佅到y(tǒng)一體化、一維波束和差的目的，利用HFSS設(shè)計了包含平面魔T的一維和差網(wǎng)絡(luò)。通過總結(jié)已有設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計一種基于介質(zhì)覆銅板的極化柵，可覆蓋于天線表面實現(xiàn)圓極化。經(jīng)過實物測試，天線于毫米波段工作性能良好：工作頻帶內(nèi)水平維和波束副瓣電平低于-18dB，俯仰維3dB波束寬度超過±15°，差波束零深25dB，右旋圓極化增益約22dBi，3dB波束范圍內(nèi)軸比小于5dB。仿真結(jié)果與實測結(jié)果一致。

　　本文利用HFSS設(shè)計一種毫米波圓極化介質(zhì)復(fù)合波導(dǎo)縫隙天線。通過建立模型仿真，對縫隙導(dǎo)納進(jìn)行提取并擬合曲線。利用 HFSS設(shè)計一維和差網(wǎng)絡(luò)以及基于介質(zhì)覆銅板的極化柵，實現(xiàn)左/右旋圓極化。經(jīng)過實物測試，天線于毫米波段工作性能良好：所設(shè)計的介質(zhì)復(fù)合波導(dǎo)縫隙天線實現(xiàn)了一維波束和差，差波束零深25dB；圓極化柵實現(xiàn)了右旋圓極化增益約22dBi，3dB波束范圍內(nèi)軸比小于5dB；在保有傳統(tǒng)波導(dǎo)縫隙天線輻射效率的同時，該復(fù)合天線將工作頻帶展寬至700MHz。仿真結(jié)果與實測結(jié)果一致。