導波管スロットアレーアンテナの電磁界解析に関する研究

波导缝隙阵列天线电磁场分析研究

基本信息

批准号：
03F03906
负责人：
廣川二郎
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

1次元エッジスロットアレーアンテナの研究を行った。方形導波管の狭壁上に複数のスロットが傾きを持って切られている構造である。このアレーアンテナを正確かつ効率よく解析するプログラムを作成した。このプログラムでは,2次元解のスペクトルを用いて導波管の外部構造の影響を正確に考慮できる。さらに,有限要素法と境界積分方程式を組み合わせて,曲がりのあるエッジスロットの導波管壁厚による効果も含められる。現在では,10素子程度のエッジスロットアレーアンテナを解析できる。また,エッジスロットアレーアンテナの等振幅励振を仮定した場合の電磁界の周期性を取り込んだ素子設計モデルも構築した。このモデルではビームチルトを相当する素子間の位相差もフロケの定理にしたがって取り込んだ。10素子アレーの等振幅励振設計を試みた。エッジスロットアンテナの結合量は主にその傾き角で制御できる。上記の周期性を取り込んだ素子設計モデルにより,各素子の傾き角の初期値を決定した。次にアレー解析モデルにより等振幅励振が実現されるよう傾き角の補正を行った。スロット反射係数や指向性の本プログラムによる解析結果は有限要素法汎用シュミレータによる結果と良好な一致を得た。実験による確認も行った。また,外部構造が方形断面だけでなくフィンなどを設けた場合に対しても適用できるようプログラムの拡張を行っている。また,船舶レーダなどにおいて,エッジスロットアレーの前に置かれた交差偏波抑圧用のグリッドを含めた解析も進めている。

研究了一种一维边缘缝隙阵列天线。它的结构是在矩形波导的窄壁上以一定角度切出多个槽。我们创建了一个程序来准确有效地分析该阵列天线。该程序可以利用二维解的频谱准确地解释波导外部结构的影响。此外，结合有限元方法和边界积分方程，还考虑了曲边槽波导壁厚的影响。目前可以分析约10个单元的边缘缝隙阵列天线。我们还构建了一个元件设计模型，该模型包含假设边缘缝隙阵列天线等幅激励的电磁场的周期性。在此模型中，根据 Floquet 定理，还考虑了与光束倾斜相对应的元件之间的相位差。尝试设计等幅激励的10元阵列。边缘缝隙天线的耦合量主要可以通过其倾斜角度来控制。使用结合上述周期性的元件设计模型来确定每个元件的倾斜角的初始值。接下来，使用阵列分析模型校正倾斜角以实现等幅激励。该程序得到的缝隙反射系数和方向性的分析结果与通用有限元法模拟器得到的结果吻合良好。我们也通过实验证实了这一点。此外，该程序已得到扩展，不仅可以应用于外部结构具有矩形横截面的情况，还可以应用于设有翅片的情况。我们还在进行一项分析，其中包括放置在船舶雷达和其他应用中边缘槽阵列前面的交叉极化抑制网格。