復(fù)合振子在相控陣天線中的應(yīng)用研究

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1、復(fù)合振子在相控陣天線中的應(yīng)用研究７２１復(fù)合振子在相控陣天線中的應(yīng)用研究王茂彬南京電子技術(shù)研究所，南京，２１００１３【摘要】本文比較了幾種常規(guī)的相控陣天線寬角掃描匹配方法，簡(jiǎn)要地?cái)⑹隽讼嗫仃囂炀€的盲點(diǎn)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，分析了帶犎面寄生桿復(fù)合振子輻射元的陣列環(huán)境輻射特性，結(jié)果表明，該輻射元不僅能消除掃描盲點(diǎn)，而且能改善寬角匹配性能，并將該研究成果應(yīng)用于工程項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了寬頻帶、寬掃描角的有源相控陣天線?！娟P(guān)鍵詞】方向圖零點(diǎn)；盲點(diǎn)；犎面寄生桿；耦合系數(shù)；有源相控陣犛狋狌犱狔狅犳犝狊犻狀犵犆狅犿狆狅狌狀犱犇犻狆狅犾犲犳狅狉犘犺犪狊犲犱犃狉狉犪狔犠犪狀犵犕犪狅－犫犻狀犖犪狀犼?duì)闋顮鐮覡鍫鬆鍫釥驙銧?/p>

2、犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犈犾犲犮狋狉狅狀犻犮狊犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犖犪狀犼?duì)闋顮纾玻保埃埃保?，犆犺犻狀犪【犃犫狊狋狉犪犮狋】犜犺犻狊狆犪狆犲狉犮狅犿狆犪狉犲犱狊狅犿犲犿犲狋犺狅犱狊狅犳犻犿狆犲犱犪狀犮犲犿犪狋犮犺犻狀犵犳狅狉狑犻犱犲－犪狀犵犾犲狊犮犪狀狀犻狀犵狆犺犪狊犲犱犪狉狉犪狔．犜犺犲犿犲犮犺犪狀犻狊犿犳狅狉犫犾犻狀犱狀犲狊狊狆狉狅犱狌犮犻狀犵狅犳狆犺犪狊犲犱犪狉狉犪狔犻狊犵犻狏犲狀狑犻狋犺犪犫狉犻犲犳犻狀狋狉狅犱狌犮狋犻狅狀．犃狀犱狋犺犲狉犪犱犻犪狋犻狅狀犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犮狅犿狆狅狌狀犱犱犻狆狅犾犲狑犻狋犺犎－狆犾犪狀犲狆犪狉犪狊犻狋犻犮狆狅狊狋狊犻狀犪狉狉?/p>

3、狔犻狊犱犲狊犮狉犻犫犲犱．犜犺犲狉犲狊狌犾狋犻狀犱犻犮犪狋犲狊狋犺犻狊犱犻狆狅犾犲狀狅狋狅狀犾狔犲犾犻犿犻狀犪狋犲狊犮犪狀狀犻狀犵犫犾犻狀犱狀犲狊狊，犫狌狋犪犾狊狅犻犿狆狉狅狏犲狋犺犲狆狉狅狆犲狉狋狔狅犳犪狉狉犪狔狑犻狋犺狑犻犱犲－犪狀犵犾犲犿犪狋犮犺犻狀犵．犝狊犻狀犵狋犺犻狊犪犮犺犻犲狏犲犿犲狀狋犻狀狉犲狊犲犪狉犮犺犳狅狉犪犲狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵狆狉狅犼?duì)鍫銧?，狋犺犲犪犮狋犻狏犲狆犺犪狊犲犱犪狉狉犪狔狑犻狋犺狑犻犱犲－犫犪狀犱犪狀犱狑犻犱犲－犪狀犵犾犲犺犪狊犫犲犲狀犱犲狏犲犾狅狆犲犱．【犓犲狔狑狅狉犱狊】狆犪狋狋犲狉狀狀狌犾犾狊；犫犾犻狀犱狀犲狊狊；犎－狆犾犪狀犲狆犪狉犪狊犻狋?/p>

4、犮狆狅狊狋狊；犮狅狌狆犾犻狀犵犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊；犃犮狋犻狏犲狆犺犪狊犲犱犪狉狉犪狔有（或很少）能量從陣列發(fā)射出或被陣列接收。如果盲１引言點(diǎn)出現(xiàn)在相控陣天線要求的掃描角域內(nèi)，將會(huì)嚴(yán)重影相控陣天線輻射元的輸入阻抗和饋線及激勵(lì)源之響雷達(dá)的整體性能。間的失配，不僅引起天線陣的增益降低，還會(huì)影響發(fā)射對(duì)于全部單元都被激勵(lì)的無限大波導(dǎo)輻射元面陣機(jī)的工作穩(wěn)定性。在相控陣天線中，由于波束是掃描來說，盲點(diǎn)效應(yīng)可以作如下解釋：盲點(diǎn)效應(yīng)的產(chǎn)生是因的，所以陣列環(huán)境輻射元的輸入阻抗隨掃描角而改變，為陣列不僅傳播基模，還將存在高階模的耦合。當(dāng)條使用一般的天線陣匹配技術(shù)，只能在某一固定角度上件適當(dāng)時(shí)，在某個(gè)

5、掃描角度，基模和高次模相疊加，其對(duì)天線陣進(jìn)行匹配，當(dāng)掃描角變化時(shí)，失配將在其余角合成場(chǎng)強(qiáng)值為零，即在該角度上產(chǎn)生一個(gè)盲點(diǎn)。圖１度上發(fā)生，為此要求進(jìn)行寬角匹配?？珊?jiǎn)要地說明這個(gè)抵消機(jī)理。這個(gè)抵消效應(yīng)反映在輻常規(guī)的寬角匹配方法大體有以下三種：射元上便是輻射元的有源反射系數(shù)Γ＝１０，即全（１）犈面方向加金屬隔板［１］；反射。［２，４］（２）陣面前加介質(zhì)薄板；［３］（３）在饋電網(wǎng)絡(luò)中增加一補(bǔ)償耦合電路。方法（１）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但工作頻帶窄；方法（２）介質(zhì)薄板離輻射單元距離較近，不利于有源相控陣天線的散熱；方法（３）克服了上述兩種方法的缺點(diǎn)，但復(fù)雜程度高，可實(shí)現(xiàn)性差。圖１兩個(gè)低階波導(dǎo)模式輻射抵消

6、示意圖２盲點(diǎn)效應(yīng)而對(duì)于寬帶寬角掃描的相控陣天線來說，其輻射相控陣天線的盲點(diǎn)是指天線掃描到該角度時(shí)將沒元一般采用對(duì)稱振子形式，考慮到天線的工作頻帶相７２２雷達(dá)分系統(tǒng)對(duì)較寬，大多采用寬帶平衡器饋電，此類輻射元陣列的的犈面波瓣寬度，特別是端饋方向獲得６犱犅以上的展盲點(diǎn)效應(yīng)的產(chǎn)生可解釋為：振子的輻射與平衡器上感寬，且單元間耦合系數(shù)下降５犱犅左右。應(yīng)電流的寄生輻射在某個(gè)角度疊加，其合成場(chǎng)強(qiáng)出現(xiàn)３２陣列特性零點(diǎn)，即在該角度上產(chǎn)生一個(gè)盲點(diǎn)。３２１理論計(jì)算對(duì)于只有一個(gè)單元（中心單元）被激勵(lì)，其余單元采用分段正弦函數(shù)和檢驗(yàn)函數(shù)的伽略金法求解有接匹配負(fù)載的無限大面陣來說，盲點(diǎn)效應(yīng)可由單元方源振子、

7、無源振子以及寄生桿上的電流分布，計(jì)算了５向圖來解釋。對(duì)于無限陣列來說，單元方向圖為×５小面陣中心輻射單元的陣列環(huán)境單元方向圖、耦犵（θ，）＝４π犃犲［１－狘Γ（θ，）狘２］犮狅狊（θ）（１）合系數(shù)和輸入阻抗。計(jì)算參數(shù)為：犈面單元間距犱狓＝２λ０４９λ，犎面單元間距犱狔＝０５１６λ，振子長(zhǎng)２犔＝式中：犃犲為單元的面積；犮狅狊（θ）為理想孤立單元的方０４８λ，振子高犎＝０３０λ，寄生桿放在兩振子之間，振向圖；犵（θ，）為無源陣列環(huán)境中的單元方向圖