1 引言

波导裂缝天线是一种重要的微波天线，在微波通信和雷达系统中获得了广泛的应用，它具有口面利用率高、低副瓣、功率大、重量轻、可靠性高、环境适应性好等优点。

对于大型波导裂缝阵列天线的设计分析，波导的导纳参数是一个决定辐射方向图和天线机械机构的关键参数。它可以通过理论分析或试验得到。由于试验操作工作量大，耗费耗时多，对加工要求很高，要获得精确的导纳参数难度大。因此波导的导纳特性的理论分析计算对于工程设计十分重要。电磁仿真工具如Ansoft HFSS、CST Microwave Studio的出现和发展，虽然大大简化了天线的设计分析，但是对于大型裂缝天线阵列，它们将消耗大量的计算机资源和计算时间。实际上大型阵列天线的分析在一般中小型计算设备上很难实现。因此研究大型裂缝阵线天线准确而快速的分析与设计方法，在工程分析与设计中具有重要意义。

传统的研究方法都是以波导轴向为参考方向，单缝作为全局电路的一个并联单元，只考虑沿轴向传播主模影响，至于高次模、波导壁厚度、涂敷介质、非同根波导之间裂缝的互耦以及裂缝在半空间中的相互作用往往被忽略。

图1 波导裂缝阵列天线的分层结构

如图1所示，如果以波导裂缝所在平面法线方向为参考方向，将天线分成内外两层：外部区域由辐射裂缝所在的半空间平面构成，内部区域包括整个辐射波导，二者通过辐射裂缝连接起来。

图2 内外区域的分析示意图

分析区域如图2所示，整个外部区域可以充分考虑缝隙与缝隙、缝隙与半空间之间的相互耦合，利用成熟的矩量法进行计算，而内部区域通过整体分析，也能充分考虑内部缝隙之间的影响，这种分析方法既能突破大型波导裂缝阵列天线难以用商业软件处理，而且计算速度和效率都能大大提高。Morini等人研究发现，采用广义导纳矩阵（GAM），连接内外区域具有较强的鲁棒性，非常适合这种大型波导裂缝天线的分析方法。