如何使用HFSS实现毫米波圆极化介质复合波导缝隙天线阵列的设计

　　本文利用ANSYS HFSS设计了一种工作于毫米波段的介质复合波导缝隙天线阵列，在介质覆铜板加工出缝隙并与波导槽复合形成辐射结构，利用HFSS 软件仿真并分析缝隙导纳，泰勒加权实现阵列综合。设计平面和差网络实现天馈系统一体化，利用介质覆铜板加工出圆极化栅，并利用HFSS对整体天线进行了仿真调试。仿真结果与实物测试结果基本一致，验证了软件仿真的准确性和设计的可行性。该天线成本低、一致性高、圆极化性能好，同时可以改善传统波导缝隙天线成品率低、成本高和工作带宽窄的缺点，并将工作频带展宽至700MHz。

　　1、前言

　　作为一种常用毫米波天线，波导缝隙天线加工成本高、成品率低。基于印刷缝隙的介质复合波导缝隙天线是将开缝的介质覆铜板复合到波导槽上，保有传统波导缝隙天线辐射效率的同时，还具有一致性好、生产工艺简单、成品率高、成本低等优点。有学者对覆介质的波导缝隙特性进行了一些辐射特性分析，加工实物的有单条复合缝隙阵。本文利用ANSYSHFSS仿真软件的精确计算功能，设计仿真并制作一种毫米波圆极化介质复合波导缝隙天线，通过编写阵列加权算法进行激励分布计算，并主要利用仿真软件HFSS对缝隙导纳进行提取并拟合曲线。基于天馈系统一体化、一维波束和差的目的，利用HFSS设计了包含平面魔T的一维和差网络。通过总结已有设计经验，设计一种基于介质覆铜板的极化栅，可覆盖于天线表面实现圆极化。经过实物测试，天线于毫米波段工作性能良好：工作频带内水平维和波束副瓣电平低于-18dB，俯仰维3dB波束宽度超过±15°，差波束零深25dB，右旋圆极化增益约22dBi，3dB波束范围内轴比小于5dB。仿真结果与实测结果一致。

　　本文利用HFSS设计一种毫米波圆极化介质复合波导缝隙天线。通过建立模型仿真，对缝隙导纳进行提取并拟合曲线。利用 HFSS设计一维和差网络以及基于介质覆铜板的极化栅，实现左/右旋圆极化。经过实物测试，天线于毫米波段工作性能良好：所设计的介质复合波导缝隙天线实现了一维波束和差，差波束零深25dB；圆极化栅实现了右旋圆极化增益约22dBi，3dB波束范围内轴比小于5dB；在保有传统波导缝隙天线辐射效率的同时，该复合天线将工作频带展宽至700MHz。仿真结果与实测结果一致。