[发明专利]一种波导缝隙阵列天线自动设计及优化方法

摘要

本发明涉及一种波导缝隙阵列天线自动设计及优化方法，依据波导缝隙阵列天线的设计理论，通过MATLAB中一系列程序的执行，控制HFSS实现建模仿真操作；并依赖于MATLAB强大的数值计算能力，与HFSS的仿真计算联合，实现天线的自动优化；通过MATLAB GUI设计得到软件的操作界面，使整体流程更加清晰；同时调用MATLAB的COM组件，控制Microsoft Word对优化过程进行自动记录，供设计者监测天线的优化结果。

主权项

1.一种波导缝隙阵列天线自动设计及优化方法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据阵列方向图综合理论，在MATLAB中编写适用于对波导缝隙阵列天线进行泰勒方向图综合的相应程序，并辅之以GUI操作界面，采用定参数化的方式，所述的参数包括频率、波导尺寸、缝隙数目、缝隙间距、副瓣电平和等副瓣数；若为行波阵，还需增加末端缝隙归一化导纳；若为驻波阵，还需增加馈电方式；输入给定的参数即可获取理想缝隙激励分布与理想缝隙导纳分布，并将其存储下来；步骤2：再建GUI操作界面补充建模所需的相应参数，所述的相应参数包括缝隙宽度和波导壁厚，若为驻波阵，还需增加馈电方式，如果为中心馈电方式，还需输入同轴内、外半径；并选择待生成模型的存储路径和HFSS软件执行文件路径；然后设定缝隙具体尺寸：若为窄边倾斜缝，则为倾角和切深的扫描范围和扫描步进；若为宽边偏置缝，则为偏置和缝长的扫描范围和扫描步进；进而通过MATLAB编写的vbs脚本访问HFSS的API接口，依据本步骤各参数在HFSS中建立包含若干个相同缝隙的缝隙导纳参数提取模型；步骤3：在每次打开HFSS加载的缝隙导纳参数提取模型时，对其中一个参数进行更改，运行完成后退出HFSS且不保存结果；在每次HFSS加载完成后对另一个参数进行扫参；导纳参数提取完成，通过MATLAB计算即可得到缝隙谐振长度矩阵以及导纳关系曲线；步骤4：根据步骤1得到的理想缝隙导纳分布，在步骤3得到的导纳关系曲线中，通过MATLAB比对导纳关系曲线上纵坐标与理想导纳差值最小的点，读取出该点的横坐标，即缝隙的倾角或偏置，在缝隙谐振长度矩阵中即可读取出相应的切深或缝长；重复上述操作，直至得到阵列中所有缝隙的倾角或偏置和切深或缝长，使用MATLAB编写vbs脚本来控制HFSS实现完整的阵列建模及仿真远场方向图，如远场方向图副瓣电平不满足指标要求，需进行下一步优化；步骤5：使用MATLAB编写vbs脚本来控制HFSS，在完整阵列模型中将近场参考线直接建立在各缝隙的中心，把缝隙的实际激励电场提取出来，取其模值并归一化作为实际激励电压，然后使用实际激励电压在MATLAB中计算出实际的缝隙导纳，与理想缝隙导纳做差，其差值在导纳关系曲线上所对应的横坐标差即为缝隙倾角或偏置需要调整的量，在缝隙谐振长度矩阵读取出相应的调整后的切深或缝长；通过反复调整缝隙尺寸，优化缝隙的实际导纳分布，使实际激励电压迫近理想电压分布，从而间接优化天线远场辐射方向图。