矩形波导天线的HFSS仿真

#格里高利天线格里高利天线也是一种双反射面天线，也由主反射面、副反射面及馈源组成，如图3.3所示。与卡塞格伦天线不同的是，它的副反射面是一个椭球面。馈源置于椭球面的一个焦点F1上，椭球面的另一个焦点F2与主反射面的焦点重合。格里高利天线的许多特性都与卡塞格伦天线相似，不同的是椭球面的焦点是一个实焦点，所有波束都汇聚于这一点。图3-3格里高利天线环焦天线对卫星通信天线的总要求是在宽频带内有较低的旁瓣、较高的口面效率及较高的G/T值（地面站性能指数），当天线的口面较小时，使用环焦天线能较好地同时满足这些要求。因此，环焦天线特别适用于VSAT地球站。环焦天线由主反射面、副反射面和馈源喇叭三部分组成，结构如图4所示。主反射面为部分旋转抛物面，副反射面由椭圆弧CB绕主反射面轴线0C旋转一周构成，馈源喇叭位于旋转椭球面的一个焦点M上。由馈源辐射的电波经副反射面反射后汇聚于椭球面的另一焦点M',M'是抛物面OD的焦点。因此，经主反射面反射后的电波平行射出。由于天线是绕机械轴的旋转体，因此焦点M'构成一个垂直于天线轴的圆环，故称此天线为环焦天线。环焦天线的设计可消除副反射面对对电波的阻挡，也可基本消除副反射面对馈源喇叭的回射，馈源喇叭和副反射面可设计得很近，这样有利于在宽频带内降低天线的旁瓣和驻波比，提高天线效率。缺点是主反射面地利用率低，如图4.4所示，AA'间的区域没有作用。D矿BABD0」D矿BABD0」图3-4环焦天线偏馈型天线无论是抛物面天线，还是卡塞格伦天线，都有一个缺点，总有一部分电波能量被副反射面阻挡，造成天线增益下降，旁瓣增益增高。可以使用天线偏馈技术解决这个问题。所谓偏馈天线，就是将馈源和副反射面移出天线主反射面的辐射区，这样就不会遮挡主波束，从而提高天线效率，降低旁瓣电平。偏馈型天线广泛应用于口径较小的地球站。这类天线的几何结构比轴对称天线的结构要复杂得多，特别是双反射面偏馈型天线，其馈源、焦距的调整要复杂得多。

如果使用频率选择表面（FSS）作副反射面，就可以构成双频段天线。FSS是一种空间滤波器，通过在空间放置周期性的金属贴片或金属缝隙构成，它在某些频率可让电磁波无衰减的通过，而在另外一些频率将电磁波完全反射。其结构及电磁特性如图3.6所示，在频率fl电磁波被完全反射，在频率f2电磁波完全通过。如果我们使用这样的FSS作副反射面，并使馈源1工作在fl,馈源2工作在f2,则两个馈源可无干扰地工作在同一副天线上，如图3.7所示。利用相同地原理，可制成多频段天线，这种技术已在卫星上得到应用。这种天线地优点是可有效利用反射面，降低天线重量。SSSS►fl壬2频率卩稲的电磁特性FSS的结构及电磁特性图3-6FSS的结构及电磁特性图3-6图3-7双频段天线喇叭天线的仿真4.1仿真喇叭天线的参数目地是分析一例11.3KMHZ的喇叭天线。通过计算，模型结构参数为

图4-1喇叭天线模型的尺寸4.2仿真步骤（1）打开软件插入设计。设置项目参数设置，设置单位为英寸，设置材料类型（2）绘制接地平面按照参数绘制喇叭天线的模型，图4-2连接的命令选择长方体和漏斗。然后三维模具制作布尔运算联合起来

绘制一个长方体，材质为空气。（4）指定边界和激励设置模型的底端为激励平面，空气矩形为边界4.3仿真结果单击鼠标右键分析,然后添加解决方案的设置。设定解决方案。运行仿真运行验证检验仿真结果。仿真结果为一个在11.30MHZ前后的谐振频率。■X¥PlotZUJan2004^0.00-$0.00-M.QQ-50.00UJan2004^0.00-$0.00-M.QQ-50.00j5nic-TtCorporation13:44:27XYP1O124FSSModuli4.3989e+0014.08566+0013.77236+0013.4591e+0013.m58e+0011.57956+0011.2662e+0012.83i25e+0012.5193E+0012.20606+0011.8927e+00195^946+0004.3989e+0014.08566+0013.77236+0013.4591e+0013.m58e+0011.57956+0011.2662e+0012.83i25e+0012.5193E+0012.20606+0011.8927e+00195^946+0006.3968e+0003,2641e+0001.51446-001图4-7S-parameter（数据库）和频率（千兆赫）创建一个三维远场分布图，选择创建报告，并设置报告类型为远场。显示类型选择三维远场图，点击添加痕迹，产生三维远场图如图4-8。rElotal[mV]5.02546+0014.7121e+001图4-8远场喇叭天线辐射模式参考文献傅文斌，微波技术与天线，机械工业出版社，2007董金明，林萍实，微波技术，机械工业