[發明專利]平板裂縫天線幾何建模方法

有效

• 申請號: 201010289295.0
• 申請日: 2010-09-24
• 公開（公告）號: CN101958459A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 宋立偉;鄭飛;呂曉芳;李華平;李鵬;李娜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q13/00;H01Q21/00;G06F19/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于天線技術領域，涉及天線的建模，具體是在平板裂縫天線結構參數確定的情況下，可快速地建立天線的幾何模型，可用于天線的結構和電磁分析。

背景技術

平板裂縫天線具有口面效率高、容易實現低副瓣等性能，廣泛應用于機載、車載雷達中。天線結構為典型的多層、空腔、薄壁結構，由若干個子陣構成。每個子陣由輻射層、耦合層和激勵層構成。其中輻射層包括輻射波導和輻射縫，輻射縫為開在輻射波導寬邊上的縱向縫隙；耦合層包括耦合波導和耦合縫，耦合縫為開在耦合波導寬邊上的傾斜縫隙；激勵層包括激勵波導和激勵縫，激勵縫為開在激勵波導寬邊上的縱向縫隙。在天線的研制過程中，為實現天線剛、強度和電性能的要求，其結構和電磁分析必不可少。天線幾何模型則是分析其結構和電磁的基礎。但由于此類天線結構的幾何關系較為復雜，現有的幾何建模方法，其主要思想是根據天線的幾何參數信息，首先建立天線的波導腔體部分，然后建立縫隙部分，再將腔體部分和縫隙部分進行組合，建立最終的整個天線幾何模型。這種建模方法是一種通常采用的參數化建模方法，其通用性較差，只能適用于一種拓撲形式的幾何模型，一旦天線拓撲形式有所改變，則需重新給出整個建模過程的程序，嚴重制約了天線結構或電磁分析效率的提高，增加了天線的研制周期，導致天線的研制成本居高不下。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種通用的平板裂縫天線幾何建模方法，提高平板裂縫天線參數化建模的效率，降低天線的研制周期。

為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下步驟：

(1)將平板裂縫天線的每個子陣的輻射層拆分成含有一個輻射縫的輻射波導段，該波導段的尺寸信息包括輻射縫的偏置、長度和寬度、輻射波導的寬度、高度和長度，以及輻射縫與輻射波導的位置關系，其中輻射波導的長度為二分之一波導波長，該波導段的空間位置由輻射縫空間坐標確定；

(2)將平板裂縫天線的每個子陣的耦合層拆分成含有一個耦合縫的耦合波導段，該波導段尺寸信息包括耦合縫的傾角、長度和寬度、耦合波導的寬度、高度和長度，以及耦合縫和耦合波導的位置關系，其中耦合波導的長度為二分之一波導波長，該波導段的空間位置由耦合縫空間坐標確定；

(3)從拆分后的輻射波導段和耦合波導段以及平板裂縫天線的激勵層中，分別提取出輻射縫、耦合縫和激勵縫的結構參數信息，該結構參數信息包括其尺寸信息、空間坐標信息，輻射波導、耦合波導、激勵波導信息，以及輻射縫、耦合縫和激勵縫與各子陣的所屬關系信息；

(4)以輻射縫的結構尺寸信息作為循環變量，建立輻射縫與二分之一波導波長長度的輻射波導的組合體，根據輻射縫的空間坐標信息將該輻射波導的組合體平移到相應的空間位置，再根據輻射縫與各子陣的所屬關系信息，將該輻射波導的組合體合并成為各個子陣的輻射層組件；

(5)以耦合縫的結構尺寸信息作為循環變量，建立耦合縫與二分之一波導波長長度的耦合波導的組合體，根據耦合縫的空間坐標信息將該耦合波導的組合體平移到相應的空間位置，再根據耦合縫與各子陣的所屬關系信息，將該耦合波導的組合體合并成為各個子陣的耦合層組件；

(6)以激勵縫的結構尺寸信息作為循環變量，建立激勵縫與相應激勵波導的組合體，根據激勵縫的空間坐標信息將該激勵波導的組合體平移到相應的空間位置，再根據激勵縫與各子陣的所屬關系信息，將該激勵波導的組合體合并成為各個子陣的激勵層組件；

(7)將各個子陣的輻射層組件、耦合層組件和激勵層組件合并，構成整個天線的幾何模型。

本發明的幾何建模方法具有以下優點：

(1)由于本發明利用了平板裂縫天線其本身局部相似性的結構特點，可將天線合理拆分成許多相似的組件，從而可通過循環方法建立每個組件的幾何模型。而現有方法沒有采用循環方法建立其幾何模型，耗費了幾何建模者的大量時間，而且容易出錯。與現有的幾何建模方法相比，有效地加快平板裂縫天線的整體幾何建模過程，降低了天線的研制周期。

(2)由于本發明的方法以各組件的參數信息和組件間的相關性作為輸入信息，一旦天線的拓撲形式改變，只需修改相應的天線參數信息文件，便可建立相應的天線幾何模型，具有通用性。而現有的基于幾何建模方法開發的程序通用性較差，一旦天線的拓撲形式改變，則需根據天線的拓撲形式重新開發相應的程序。因此本發明與現有方法相比，提高了天線幾何建模效率。

附圖說明

圖1是現有平板裂縫天線的結構圖；

圖2是圖1天線的子陣分布圖；

圖3是圖1天線的某一子陣結構圖；

圖4是圖1天線的子陣輻射層結構圖；