為了快速提取波導(dǎo)裂縫天線內(nèi)部區(qū)域的廣義導(dǎo)納矩陣，實(shí)現(xiàn)最終獲取遠(yuǎn)場輻射情況，本文采用了一種有效的波導(dǎo)裂縫陣列天線內(nèi)部區(qū)域?qū)Ъ{參數(shù)的分析方法，充分利用了商業(yè)軟件和插值技術(shù)的靈活性，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)納參數(shù)的快速提取。

2 波導(dǎo)裂縫陣列天線中GAM的快速提取

提取波導(dǎo)縫隙陣列天線內(nèi)部區(qū)域GAM參數(shù)的流程如圖3所示。

圖3 GAM提取流程圖

首先將內(nèi)部區(qū)域劃分成更小的單元，通常只包含一條縫，然后利用現(xiàn)有商業(yè)軟件HFSS，對同一類單元進(jìn)行參數(shù)掃描分析。在實(shí)際工程中，如果對每一個(gè)獨(dú)立的單元進(jìn)行仿真計(jì)算，仍將耗費(fèi)大量的時(shí)間和計(jì)算機(jī)資源?？紤]到波導(dǎo)裂縫導(dǎo)納是一個(gè)關(guān)于縫隙長度和位置的復(fù)雜二元函數(shù)，如果能建立起每條縫導(dǎo)納參數(shù)關(guān)于位置信息的數(shù)據(jù)庫，采用插值計(jì)算，就能大大提高計(jì)算效率。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對于每個(gè)頻率點(diǎn)，大概需要5-10個(gè)縫長，20-30個(gè)偏移值，就能建立起滿足精度要求的數(shù)據(jù)庫。然后通過Matlab編寫離散數(shù)據(jù)的二元插值函數(shù)程序，實(shí)現(xiàn)快速獲取單元廣義導(dǎo)納矩陣Yⁱ。最后利用Matlab編寫級聯(lián)程序，級聯(lián)每個(gè)單元的廣義導(dǎo)納矩陣Yⁱ，最終得到波導(dǎo)內(nèi)部區(qū)域所有的導(dǎo)納參數(shù)信息GAM，進(jìn)而得到天線的輻射場以及各項(xiàng)指標(biāo)。

在劃分單元的時(shí)候，涉及到行波狀態(tài)和諧振狀態(tài)兩種情況，需要分情況討論。

對于行波天線，如圖4所示，行波天線基本單元的是一個(gè)T型結(jié)構(gòu)，將每一種模式處理成相應(yīng)的一個(gè)端口，其等效網(wǎng)絡(luò)模型如圖4右所示。它是一個(gè)（2P+M）端口網(wǎng)絡(luò)，其中P個(gè)饋聯(lián)端口，M個(gè)輻射端口。P端口用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部級聯(lián)，M端口即為內(nèi)外問題連接的接口。

圖4 行波天線的基本單元示意圖

考慮到拋開輻射面的影響，這就是一個(gè)無耗互易網(wǎng)絡(luò)，因此它的導(dǎo)納矩陣將進(jìn)一步簡化為一個(gè)純虛數(shù)的矩陣，這就意味著，對于每個(gè)GAM，實(shí)際的數(shù)據(jù)量僅為((2P+M)*(2P+M+1))/2個(gè)實(shí)數(shù)。級聯(lián)Yⁱ得到內(nèi)部區(qū)域的GAM，包含波導(dǎo)裂縫陣列天線輸入導(dǎo)納和輻射端口導(dǎo)納兩個(gè)重要參數(shù)。

對于諧振天線，考慮簡單的端饋形式，處理行波的的方法很容易推廣到駐波天線陣的處理，其分塊結(jié)構(gòu)與電路模型基本相同，只是包含短路面的單元需要單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，該單元退化成一個(gè)（P+M）端口的網(wǎng)絡(luò)。

平面陣可以看成是線性陣的組合，并且根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，波導(dǎo)裂縫天線縫隙之間的互耦主要是同一根波導(dǎo)之間，波導(dǎo)與波導(dǎo)之間的互耦非常小，可以忽略不計(jì)。因此只需討論一般單根波導(dǎo)裂縫陣列天線的處理，平面陣可以沿用此方法。