1 引言

波導裂縫天線(xiàn)是一種重要的微波天線(xiàn)，在微波通信和雷達系統中獲得了廣泛的應用，它具有口面利用率高、低副瓣、功率大、重量輕、可靠性高、環(huán)境適應性好等優(yōu)點(diǎn)。

對于大型波導裂縫陣列天線(xiàn)的設計分析，波導的導納參數是一個(gè)決定輻射方向圖和天線(xiàn)機械機構的關(guān)鍵參數。它可以通過(guò)理論分析或試驗得到。由于試驗操作工作量大，耗費耗時(shí)多，對加工要求很高，要獲得精確的導納參數難度大。因此波導的導納特性的理論分析計算對于工程設計十分重要。電磁仿真工具如Ansoft HFSS、CST Microwave Studio的出現和發(fā)展，雖然大大簡(jiǎn)化了天線(xiàn)的設計分析，但是對于大型裂縫天線(xiàn)陣列，它們將消耗大量的計算機資源和計算時(shí)間。實(shí)際上大型陣列天線(xiàn)的分析在一般中小型計算設備上很難實(shí)現。因此研究大型裂縫陣線(xiàn)天線(xiàn)準確而快速的分析與設計方法，在工程分析與設計中具有重要意義。

傳統的研究方法都是以波導軸向為參考方向，單縫作為全局電路的一個(gè)并聯(lián)單元，只考慮沿軸向傳播主模影響，至于高次模、波導壁厚度、涂敷介質(zhì)、非同根波導之間裂縫的互耦以及裂縫在半空間中的相互作用往往被忽略。

圖1 波導裂縫陣列天線(xiàn)的分層結構

如圖1所示，如果以波導裂縫所在平面法線(xiàn)方向為參考方向，將天線(xiàn)分成內外兩層：外部區域由輻射裂縫所在的半空間平面構成，內部區域包括整個(gè)輻射波導，二者通過(guò)輻射裂縫連接起來(lái)。

圖2 內外區域的分析示意圖

分析區域如圖2所示，整個(gè)外部區域可以充分考慮縫隙與縫隙、縫隙與半空間之間的相互耦合，利用成熟的矩量法進(jìn)行計算，而內部區域通過(guò)整體分析，也能充分考慮內部縫隙之間的影響，這種分析方法既能突破大型波導裂縫陣列天線(xiàn)難以用商業(yè)軟件處理，而且計算速度和效率都能大大提高。Morini等人研究發(fā)現，采用廣義導納矩陣（GAM），連接內外區域具有較強的魯棒性，非常適合這種大型波導裂縫天線(xiàn)的分析方法。