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1、第4期Vo.l5No.42010年8月JournalofCAEITAug.2010/相控陣天線0專題端射相控陣天線設(shè)計姚國偉,薛正輝,李偉明,任武(北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院,北京100081)摘要:首先分析了端射相控陣列的特殊性,以及傳統(tǒng)理想點源陣描述端射陣列的不足。然后以八木天線為原型設(shè)計了平板端射天線。為了提高增益和方向性,把四個平板端射天線單元在端射方向上排列。通過調(diào)整單元之間的間距和饋電相位,形成特殊的相控陣,達(dá)到了比較好的組陣效果。經(jīng)過仿真和實際加工測試,認(rèn)為這種天線結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)的組陣形式。關(guān)鍵詞:相控陣;端射天線陣;高增益;平板
2、天線+中圖分類號:TN821.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1673-5692(2010)04-347-04DesignofEnd-firePhasedArrayAntennaYAOGuo-we,iXUEZheng-hu,iLIWe-iming,RENWu(AcademyofInformationandElectronics,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Inthispaper,theparticularityofend-firephasedantennaarr
3、ayandthedisadvantagesoftrad-itionalidealpointsourcearrayareanalyzed.Plateend-fireantennaisdesignedaccordingtoYag-iUdaan-tenna.Toimprovethedirectivityandgain,thefourunitsofplateend-fireantennasarearrangedinthedirectionofend-fire.Byadjustingtheunitsspaceandfeedphase,aspecialp
4、hasedarraycanbeachievedwithbetterarrangementofarrayeffec.tFromthesimulationsandpracticalmeasuremen,ttheconclusioncanbemadethattheend-fireantennastructurehassuperiorityoverthetraditionalgroupstructure.Keywords:phasedarray;end-fireantennaarray;highgain;plateantenna并且一般位置固定。相比
5、較于口徑天線陣列,端射0引言陣正是能夠滿足上述需求的一種陣列。由于其最大輻射方向指向單元排列的軸向而不是法向,因此在隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,雷達(dá)天線的最大輻射方向上沒有與方向性系數(shù)成正比例的口徑種類越來越多,形式越來越多樣,應(yīng)用的領(lǐng)域也越來尺寸,適合應(yīng)用在需要較小風(fēng)阻、較低安裝高度的場越廣。同時也帶來了相應(yīng)的問題:傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)合,特別是在各種高速移動載體,如飛機、戰(zhàn)車等電體積較大,重量大,對載體運輸工具的負(fù)荷要求也子設(shè)備的天線應(yīng)用方面。高。在現(xiàn)代高速載體上應(yīng)用的天線,對于低空氣阻但是這種端射陣也存在較大的不利之處,傳統(tǒng)力、體積小,重量
6、輕等特性的要求非常嚴(yán)格,有時甚研究已經(jīng)表明,相比較于各種口徑天線陣列,其增益至不是電性能,而這些特性是決定該電子設(shè)備應(yīng)用不高,而且當(dāng)增加陣列單元時,由于單元之間的耦合[1]的首要因素。變化得更加復(fù)雜,其增益的提高已經(jīng)變化得非常緩傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)天線多采用口面天線作為陣列慢甚至不再提高了。并且端射陣的波束較寬,副瓣的輻射單元的側(cè)射陣,其輻射方向垂直于陣列平面。較高,這些特點使得其應(yīng)用于需要窄波束、高增益、天線的增益越高,所需要的陣列的口徑面積就越大。低副瓣等的雷達(dá)天線方面是非常不利的。因此,高增益的相控陣?yán)走_(dá)的口徑面積就相當(dāng)巨大,傳統(tǒng)設(shè)計端射陣都
7、是從幾何光學(xué)法的點源組陣收稿日期:2010-05-14修訂日期:2010-07-103482010年第4期開始,但是此數(shù)學(xué)模型有一定的缺陷。單元之間的-dr-P/n時,陣列變成漢森伍德端射陣。端射陣相互遮擋和復(fù)雜的耦合在此模型中均沒有得到體列如圖2所示。現(xiàn)。當(dāng)陣元數(shù)目增多時,陣列的性能與設(shè)計要求差距增大,還有駐波的變差都會導(dǎo)致端射陣整體性能的惡化。解決這一問題的基本思路是選擇合適的天線單元,同時優(yōu)化端射陣列的辦法,這正是本文研究的出發(fā)點所在。如果可以克服上述端射陣的不利之處,又充分發(fā)揮端射天線的有利特點,端射陣必將可以獲得更加廣泛的應(yīng)用。圖2
8、端射陣列示意圖1端射陣列的基本理論陣列天線的基礎(chǔ)是把天線單元簡化為理想點源來進(jìn)行分析計算的。在側(cè)射情況下計算結(jié)果準(zhǔn)確,為了說明端射陣列的原理,假設(shè)天線單元都是得出了
