[發明專利]CTS天線和VICTS天線慢波結構設計方法

有效

• 申請號: 201711410199.5
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108073770B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 雷雪;高峻;陳國虎;張毅;徐志堅;李天鵬;劉錚;胡浩明;魏進進;張剛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學;鄭州信大先進技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 石丹丹

1.一種CTS天線和VICTS天線慢波結構設計方法，其特征在于，含有以下步驟：

步驟1，建立基于均勻矩形梳齒慢波結構的平行板波導色散方程模型，具體實現過程為，均勻矩形梳齒慢波結構的平行板波導能量沿X方向傳播，結構在Y方向上為開放的，矩形梳齒的寬度、周期、間隔和高度分別是a、p、s、h，hwg是平行板波導的高度，b是矩形梳齒頂部到平行板波導頂部的距離，hwg＝(b+h)，則均勻矩形梳齒慢波結構平行板波導的色散方程為：

其中，β_m是m次諧波的在X方向上的傳播常數，β_m＝β^unp+2mπ/p，β^unp是基模的傳播常數，是I區的Z向的傳播常數，β₀是自由空間的傳播常數，m＝0,-1次諧波對空間諧波求和項貢獻最大，且矩形梳齒結構的色散方程收斂很快，因此采用截斷處理，取m＝±3時，截斷誤差小于10^-6；是II區的Z向傳播因子，β_n是II區n次諧波的傳播常數，β_n＝nπ/s,其中n為自然數，Sa是抽樣函數；

步驟2，建立基于橫向輻射枝節的均勻矩形梳齒結構的平行板波導色散方程模型，具體實現過程為，將填充均勻矩形梳齒的平行板波導等效為特性阻抗為Z_c的傳輸線，橫向輻射枝節等效為串聯在傳輸線上的阻抗Z_s，建立CTS/VICTS天線的等效電路模型；

慢波加載的平行板波導中，傳播常數為β^unp的慢波為導行波，天線主要以-1次諧波為漏波進行輻射，橫向輻射枝節輻射條件下的傳播常數由Bloch理論得到：

其中，是-1次諧波的復傳播常數，為衰減系數，d是天線陣列單元間距，

步驟3，根據步驟1和步驟2所述的兩個色散方程模型，得到橫向輻射枝節單元的等效介電常數與矩形梳齒結構參數、平行板波導高度的映射關系；

步驟4，根據VICTS天線設計要求，選擇平行板波導高度的變化規律、函數或曲線，根據步驟3中得到的映射關系，選擇不同平行板波導高度下對應的矩形梳齒結構參數，具體實現過程為，

步驟401，根據VICTS天線設計要求，選擇平行板波導高度變化的策略，以達到副瓣電平控制或是最大輻射效率；

根據式(3)計算出某一頻率下的波束掃描角度θ₀與等效介電常數之間的關系，β₀是該頻率下的自由空間傳播常數，通過系統指標θ₀確定需要固定的等效介電常數ε_e；

步驟402，根據已經確定的平行板波導高度變化函數和需要固定的等效介電常數基礎上，選定需要調節的矩形梳齒的結構參數；在步驟3得到的映射關系中，代入平行板波導高度變化函數和需要固定的等效介電常數，即可得到隨著能量傳播過程中，矩形梳齒參數的變化曲線。