有限元分析转台对天线辐射特性的影响(对数周期天线)

摘  要
三轴飞行转台是制导控制系统半实物仿真系统中的重要设备之一，它在半实物仿真试验时，为安装在其上的导引头提供角运动环境。由于三轴飞行转台材质为金属，当进行射频导引头的试验时，三轴飞行转台必然会对导引头的测量产生影响，本项研究就是为了研究三轴飞行转台结构特性对射频导引头天线的辐射和接收方向图的影响而提出的。
本文的主要内容是使用有限元法分析转台对对数周期天线阵的方向图的影响，使用的软件主要是基于有限元法的商业电磁软件HFSS。首先，在HFSS软件中建立对数周期天线阵的模型，分别计算400MHz和800MHz时对数周期天线阵的方向图。其次，在HFSS软件中建立转台上的对数周期天线的模型，由于模型复杂，必须通过简化才能计算，所以使用FEKO软件将模型简化到最简程度，之后使用简化的模型计算了400MHz和800MHz时位于转台上的对数周期天线的方向图。最后，比较有转台和无转台时对数周期天线的方向图，得出结论，转台的存在主要影响天线方向图的后瓣，旁瓣和主瓣的波瓣宽度，对天线最大辐射方向以及最大辐射方向上的增益影响不大。 [版权所有：http://think58.com]

关键词：转台； 对数周期天线； 有限元法； 方向图                        [资料来源：http://www.THINK58.com]

ABSTRACT
Three-axis revolving table, which provides angle movement environment for the antennas on it, is one of the important equipments in the half object simulation of guide and control systems. As three-axis revolving table is made of metal, it must have some effects on antennas’ measured results. This paper is to discuss the effect of revolving table on the radiation and pattern of antennas.
The effect of revolving table on the pattern of log-period antennas array using Ansoft HFSS, which is the software based on finite element method, is mainly discussed in the paper. Firstly, modeling the log-period antennas array in the HFSS and calculating its radiation pattern at 400MHZ and 800MHZ. Secondly, the model of the antennas array with the revolving table should be modeled. As the model is too complex to be calculated, it must be simplified. After using FEKO to simplify the model to the simplest structure, the pattern can be calculated at 400MHz and 800MHz. Finally, two patterns are compared and a conclusion is reached that the revolving table mainly affects the back lobe, the minor-lobes and the beam-width of the main lobe, and has little effect on the main radiation direction and the maximum gain. [资料来源：http://www.THINK58.com]

Key words: the revolving table; log period antenna; finite element method; pattern

毕业设计（论文）主要内容和要求：
1. 使用HFSS软件对对数周期天线建模仿真，得出400MHz和800MHz时天线的辐射方向图。
2. 使用HFSS对无转台时的对数周期天线阵建模仿真，得出400MHz和800MHz时天线阵的辐射方向图。
3.  使用HFSS对有转台时的对数周期天线阵建模仿真，得出400MHz和800MHz时加了转台之后的天线阵的辐射方向图。
4. 对比有无转台时天线阵的方向图，总结出转台对天线阵辐射特性的影响。

通过在400MHz和800MHz两个频点处比较分析转台对天线阵方向图的影响，最后得出结论，转台的存在对天线阵方向图的最大辐射方向和最大增益影响不大，而对方向图的后瓣，旁瓣和主瓣的波瓣宽度有较大影响，转台的存在削弱了方向图的后瓣，使旁瓣的个数增加，同时使主瓣的波瓣宽度变窄。

由于论文主要研究的是转台对对数周期天线阵的方向图的影响，所以论文首先简要地介绍了一些对数周期天线的知识，包括对数周期天线的结构特点，工作原理，以及它的方向性。然后介绍了对数周期天线阵，通过使用HFSS建模仿真得出无转台时对数周期天线阵的方向图，而后又计算了加了转台之后对数周期天线阵的方向图。最后通过比较有无转台时对数周期天线阵的方向图，得出结论，转台的存在主要影响天线阵方向图的后瓣，副瓣以及主瓣的波瓣宽度，而对天线阵的最大辐射方向以及最大增益影响不大。 [来源：http://www.think58.com]















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目    录 [资料来源：THINK58.com]

1  绪论 1
1.1课题的背景和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3天线的基本知识 2
1.3.1天线的方向图 2
1.3.2方向图的波瓣 2
1.3.3方向图的参数 2
1.3.4方向性系数和增益 3
1.4有限元分析 3
1.5 软件HFSS简介 4
2  对数周期天线 7
2.1对数周期天线的结构特点 7
2.2对数周期天线的工作原理 9
2.3对数周期天线的方向图 9
3  自由空间中对数周期天线阵的仿真 14
3.1对数周期天线阵的模型 14
(毕业设计 )
3.2对数周期天线阵的方向图 15
4  位于转台上对数周期天线阵的仿真 19
4.1转台的结构图 19
4.2转台上的天线阵的模型 20
4.3转台上的天线阵的方向图 21
4.3.1 400MHz时转台上的天线阵的方向图 21
4.3.2 转台上的天线阵模型的简化 23
4.3.3 在HFSS中计算800MHz时转台上的天线阵的方向图 40
5  比较分析转台对天线方向图的影响 43
5.1 400MHZ时有无转台天线阵方向图的比较分析 43
5.2 800MHZ时有无转台天线阵方向图的比较分析 44
5.3小结 45

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结 论 46
致 谢 47
参考文献 48

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