在现代通信、雷达等众多依赖微波技术的领域，天线罩起着至关重要的作用。它就像天线的 “保护罩”，既能保护内部设备，又能对微波信号进行筛选和传输。近日，一项发表于《Engineering》的研究提出了一种槽环天线罩微波无线功率传输特性的近似分析方法，为天线罩性能研究带来新突破。

天线罩是一种周期性阵列结构，广泛应用于微波和天线工程。其中，环形回路是常见的研究对象。以往，分析环形天线罩的电磁特性多采用数值算法或商业软件，这些方法要么计算过程复杂，要么对某些结构的适用性有限。而此次研究提出的近似分析方法，基于等效传输线模型和基尔霍夫型电路，为解决这一问题提供了新途径。

研究人员将环形结构近似为 30 段直条，用 30 段等效传输线进行建模。通过推导 E 面和 H 面扫描时天线罩表面入射场的统一表达式，求解 60×60 的线性方程组，得到沿环带的电流分布，再利用对偶原理求出互补槽环的磁流。基于这些精确计算的电流分布，借助 Munk 方案高效算出微波无线功率传输特性。

在研究中，研究人员对该方法的带内和带外传输特性进行了深入分析。在带内传输特性方面，对比该方法与 Ansys HFSS 软件的计算结果，发现两者在宽频带上吻合度较高。在频率约为中心频率 1.45 倍以下、倾角小于 45° 且槽宽不超过 0.025λ₀（λ₀为中心频率对应的波长）时，该方法精度较高。同时，研究人员还利用该方法分析了天线罩的带内击穿特性，计算出最大电场，其结果与 Ansys HFSS 模拟结果相近，验证了方法的有效性。

对于带外传输特性，研究人员分别考察了超宽带和窄带高功率微波照射下天线罩的表现。在超宽带高功率微波测试中，研究人员选取了不同脉冲宽度的典型时域波形进行分析。结果显示，天线罩对超宽带高功率微波有很强的衰减抑制作用，即使入射波频谱覆盖通带，脉冲峰值仍有约 15dB 的衰减。在窄带高功率微波测试中，当载波频率在通带内或附近时，大部分微波能透过天线罩；而当频率远离通带，几乎所有入射波都被反射，表明天线罩对窄带高功率微波同样具有良好的带外滤波特性。

该研究的鲜明论点是：新提出的近似分析方法能高效、准确地分析槽环天线罩的微波无线功率传输特性。与传统方法相比，该方法无需进行全波模拟和曲线拟合，计算效率大幅提高。例如，计算同一问题时，Ansys HFSS 软件需约 690 秒，而新方法仅需 2.82 秒。

这一成果对微波技术的发展意义重大。在通信领域，有助于优化天线罩设计，提升通信信号质量，减少外界干扰；在雷达系统中，能提高雷达的探测精度和可靠性，更好地满足国防、气象监测等需求。未来，随着研究的深入和技术的不断完善，这种方法有望在更多领域得到应用，推动微波技术迈向新高度。

来源: Engineering前沿