電-磁振子組合型超寬帶天線數(shù)值分析new

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1、!第!"卷!第!期強激光與粒子束#$%&!"!’$&!!!())*年!月+,-+./012345124’6.427,831914:5;<=&!())*!文章編號!!!))!>?@(("())*#)!>)!)@>)?電!磁振子組合型超寬帶天線數(shù)值分析"席曉莉!!!原艷寧!!!易超龍(!!汪文秉@"!"西安理工大學自動化與信息工程學院!西安*!))?A$!("西北核技術研究所!西安*!))(?$@"西安交通大學電信學院!西安*!))?"#!!摘!要!!采用857:,82/04#157B6,/電磁場數(shù)值計算軟件

2、!對電>磁振子組合型超寬帶"B09#天線結構參數(shù)與天線性能之間的物理關系進行了分析%電磁組合型天線的物理結構包括三部分&天線的饋電系統(tǒng)’71:喇叭輻射單元和電流環(huán)輻射單元%激勵源采用高斯脈沖!邊界為C層理想吸收邊界".:3C#%仿真結果表明&組合天線的外導體屏蔽和電流環(huán)分別改善了不同頻帶內(nèi)的端口參數(shù)$當電流環(huán)周長"!)DEF#約等于天線尺寸"D)EF#的(倍時!天線的反射能量較小!端口參數(shù)曲線平坦$天線的物理尺寸決定其輻射帶寬!尺寸越大!低頻輻射特性越好%!!關鍵詞!!高功率微波$!B09天線$!組合型天

3、線$!電>磁振子$!857軟件!!中圖分類號!!7’A((&A!!!!文獻標識碼!!4(!>@)!!高效率’小型化是B09高功率微波天線的發(fā)展趨勢%目前工程上常用的高功率B09天線有&71:(?>D)(C)(*>A)喇叭及其加載天線’雙錐天線’拋物反射面天線等%這幾類天線在實現(xiàn)高效率’小型化和寬頻帶方面都存在著一定的缺陷!例如傳統(tǒng)的71:喇叭天線的低頻反射嚴重!通過71:末端加載的辦法可消弱71:喇叭在輻射過程中的反射振蕩!有利于輻射場的脈沖波形保真!但其輻射效率不能得到有效提高$拋物反射面天線尺寸較大!

4、且饋源處理不好容易造成擊穿$雙錐天線的兩個錐的邊緣繞射比較嚴重!在寬頻帶范圍內(nèi)饋電匹配不容易!較難安裝%(!)!!#&,&G$HIJ%JK首先提出了電>磁振子組合型B09天線的物理模型!并進行了時域和頻域測量!給出了測量結果!但沒有對此天線的輻射機理進行分析%本文從電>磁組合型天線的物理結構入手!采用時域有限積分的方法!對電>磁組合型天線的特性進行數(shù)值模擬!分析了天線的結構參數(shù)’電流環(huán)尺寸對天線端口參數(shù)和反射特性的影響及輻射帶寬與天線尺寸的關系!為這種天線的設計和優(yōu)化提供了參考依據(jù)%#!數(shù)值計算模型的建立

5、#&#!物理結構!!電磁組合型天線的物理結構包括三部分&天線的饋電系統(tǒng)’71:喇叭輻射單元和電流環(huán)輻射單元!如圖!所示%圖中!!為天線同軸饋電區(qū)$"為外導體板$#為電流環(huán)平衡調(diào)節(jié)器$$為71:喇叭上極板$%為71:喇叭下極板%71:喇叭輻射單元由上下兩塊夾角漸變的極板"$和%#構成!饋源輸出端經(jīng)一段平行板饋線與71:喇叭輸入端相連%電流環(huán)的輻射單元由電流環(huán)平衡調(diào)節(jié)器#和B型外導體"構成!其周長!可以通過調(diào)節(jié)#與外導體的連接位置來實現(xiàn)%由于電流環(huán)的阻抗與尺寸有關!故可通過調(diào)節(jié)其周長改變組合天線輸入阻抗%天線

6、采用D)&同軸線饋電%#&$!數(shù)值計算模型!!本文計算的天線尺寸為D)EFLD)EFLD)EF!即圖!中"MD)EF%同軸饋電線的內(nèi)外導體選擇理想導體!直徑分別為"FF和@)FF!填充介質(zhì)為聚四氟乙烯!其!!"M)$金屬板厚度為!EF%采用857NM(&)A:,82/04#157B6,/電磁場數(shù)值計算軟件!剖分網(wǎng)格的初始大小設置為#*!)"#是按照仿真給出的激勵脈沖頻譜的中心頻率計算的波長#!采用自適應網(wǎng)格加密技術!計算結束條件設置為相鄰兩次計算結果的端口反射系數(shù)"##差的絕對值小于(O或網(wǎng)格加密的次數(shù)大

7、于C"每次加密增加D)O的網(wǎng)格#%采用高斯脈沖激勵!!!邊界條件為C層理想吸收邊界".:3C#!設置在離結構體#*A距離處%"收稿日期!())C>)C>!"$!!修訂日期!())C>!(>!!基金項目!國家AC@計劃項目資助課題作者簡介!席曉莉"!"C*+#!女!副教授!主要從事天線設計和電波傳播等方面的研究$PQPQ<$%Q’P@強激光與粒子束第%J卷!"#$%!&’()*’)(+,*-+.+/0’-++1+*’("*2!"#$;!

8、0-/(4347*/47)*’/(,*(++4.3#4+’"*5"6(3’/(*/.6"4+789:34’+443圖;!喇叭模型圖=!喇叭加外導體屏蔽模型圖%!電2磁振子組合型89:天線結構!!在對組合天線模擬分析的基礎上!分解組合天線!對分解后單獨的喇叭模型"見圖;#和喇叭加外導體屏蔽模型"見圖=#進行模擬計算!并通過比較幾種模型輸入端口的反射系數(shù)!和端口的反射波形來分析各部分的%%作用$計算中電流環(huán)周長固定取%>?*.!激