基于HFSS软件的4x18相控阵天线仿真分析.docVIP

相控阵天线仿真性能报告 技术指标 （1）工作频率范围： 1.03GHz～1.09GHz20dB； （3）支持60°扫描时不出栅瓣 图1所示是方案提出的相控阵天线整体结构，其在垂直维和水平维等间距排布4*18个单元，垂直维一路2614*646*13mm3,子阵之间间距146mm（0.53λH），相邻两个子阵之间留有14mm缝隙过风，垂直维功分网络一路图1 相控阵天线整体结构 图2 相控阵天线HFSS模型 天线 图3是阵列的子阵模型，整体尺寸为642*132*13mm3，其中四周灰色部分为天线固定框，分布在介质板上的灰色圆孔为通孔，用于天线罩的装配。图4是子阵的性能，由于铝制固定框对于天线性能有影响，因此置于固定框中的子阵与单独的子阵在性能上有所差异，在此仅给出优化后的处于固定框中的子阵性能。 图3 子阵模型（含固定框） 图4 子阵Active VSWR参数 图5 子阵Active S11参数 图6 子阵Smith Chart参数 如图4、5、6所示，在工作频段内，天线的Active VSWR参数均小于2，Active S11均小于-10dB，Smith Chart中天线的归一化阻抗均处于1.00附近，可见天线子阵的性能良好，满足要求。 3.2 阵列性能 以上述子阵进行组阵，子阵之间间距146mm（0.5λH）mm缝隙过风。图7-图10给出了天线阵列在未扫描和扫描60°时的增益和在1.06GHz处的方向图。另外，表1给出天线在各个频点的方向图参数以及其它参数。 （1）未扫描时 图7 相控阵天线增益参数 图8 相控阵天线方向图参数 （2）扫描60°时 图9 相控阵天线增益参数（扫描60°） 图10 相控阵天线方向图参数（扫描60°） 由图7、图9可知，天线阵列在不扫描和扫描60°时增益分别可达24dB和18dB。图10是扫描60°时天线在1.06GHz处的方向图，可以看出，阵列方向图未起栅瓣，符合要求。 表1给出了天线性能的总结，由表中参数可知天线各方面性能均符合要求。 表1 相控阵天线仿真参数 频点/GHz 参数 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 子阵A_VSWR 1.75 1.32 1.42 1.66 1.82 1.82 1.66 不 扫 描 R _Gain /dB 23.98 24.34 24.32 24.16 24.18 24.30 24.48 方位2θ0.5 5.83 5.77 5.71 5.65 5.60 5.55 5.49 俯仰2θ0.5/° 28.10 26.04 24.68 22.75 20.35 19.82 19.21 扫描60度 R _Gain /dB 18.30 18.97 18.35 18.94 18.82 18.64 18.35 方位2θ0.5 12.38 11.88 11.44 11.04 10.67 10.33 10.00 俯仰2θ0.5/° 25.24 24.98 24.55 23.61 22.26 21.72 21.75 技术难点及解决办法 （1）加工组装 天线阵面较大一次加工比较困难，部分整体组装。642*132mm2，阵面较大，但其中天线两层介质板均为1mm厚，因此方案采用了3mm厚的的铝板作为地板，以此增强其阵面强度。同时，方案在子阵之间留有14mm的缝隙过风，以此增强阵面的抗风能力。 天线及固定框的模型、尺寸 天线及固定框的具体模型及尺寸请查看附件。 - 6 - - 1 -