具有多相位中心的自適應(yīng)天線單元及陣列設(shè)計.pdf

1、相控陣天線可以為雷達制導(dǎo)、探測、及跟蹤等提供及時的信息，增大相控陣的掃描角度意味著可以在更大的空域內(nèi)發(fā)現(xiàn)目標。傳統(tǒng)平面相控陣在進行大角度掃描時，會出現(xiàn)有效口徑急劇減小、副瓣升高、陣列有源阻抗失配等問題，從而使得掃描范圍通常限制在±60°以內(nèi)。采用波束可偏轉(zhuǎn)的陣列天線單元可以提高陣列在掃描到低仰角處的增益，進而拓寬陣列的掃描范圍。但目前波束可偏轉(zhuǎn)天線單元大多基于波束可重構(gòu)技術(shù)，其結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，難以應(yīng)用。本文提出一種波束自適應(yīng)偏轉(zhuǎn)的天線

2、單元設(shè)計方法，將該天線單元應(yīng)用于相控陣天線陣列時，單元天線的輻射波束可隨陣列掃描角度不同而自適應(yīng)偏轉(zhuǎn)，從而獲得較大的陣列波束掃描范圍。
　　首先，基于方向圖乘積原理，本文提出了具有多相位中心的天線單元，每個相位中心單獨饋電，通過對各相位中心饋電幅度和相位的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)單元輻射波束的偏轉(zhuǎn)。同時，在設(shè)計時單元各相位中心采用與陣列單元相同的饋電相位差，從而使得:其一，可在不增加移相器個數(shù)以及不改變傳統(tǒng)陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)的前提下，實現(xiàn)單元方向

3、圖的偏轉(zhuǎn);其二，可以利用陣列饋電網(wǎng)絡(luò)直接控制單元波束偏轉(zhuǎn)，此即單元方向圖的“自適應(yīng)偏轉(zhuǎn)”。
　　其次，根據(jù)自適應(yīng)天線單元及陣列原理設(shè)計了1×7單元的一維大角度掃描陣列天線。陣列天線單元基于微帶磁偶極子結(jié)構(gòu)，具有雙相位中心。由于雙相位中心間距較近，饋電端口間的耦合較強，因此本文還引入了電路去耦的方法。仿真結(jié)果顯示加入去耦電路后，中心頻點處的耦合由-13dB降到-33dB以下，并且整個工作頻帶內(nèi)的耦合小于-15dB。進一步，對設(shè)計的1

4、×7的相控陣天線陣列進行了加工和測試，其后端的饋電網(wǎng)絡(luò)可與傳統(tǒng)相控陣的饋電網(wǎng)絡(luò)相兼容。陣列天線的仿真和實測結(jié)果基本一致，實測結(jié)果顯示陣列可以在增益損失小于3dB的前提下，實現(xiàn)±70°范圍內(nèi)的波束掃描。
　　最后，根據(jù)自適應(yīng)天線單元及陣列原理設(shè)計了二維大角度掃描陣列天線。首先，設(shè)計了具有四相位中心的二維自適應(yīng)天線單元，分析了其波束偏轉(zhuǎn)與各相位中心的饋電幅度和相位之間的關(guān)系，并以ψ=0°、30°、45°、60°、90°這五個面為例進行