电视发射天线馈线系统实用技术（Ⅵ）：第六讲 蝙蝠翼天线阵及其馈电系统

一、蝙蝠翼振子天线组阵方法蝙蝠翼振子天线,常以一对蝙蝠翼振子为单元天线。一对蝙蝠翼振子可以等效为半波偶极子天线。蝙蝠翼振子天线组阵方法灵活方便,可用单元天线组成4面1层天线阵、4面2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层、9层、10层、11层、12层天线阵,但在组阵中通常以4面2层、4层、6层、8层、10层等偶数层居多,而在实际天线阵中用得最多的是4面4层天线阵和4面6层天线阵。蝙蝠翼振子天线阵的增益G可按G=1.22Nd/λ_0(倍)近似公式计算。     

一种X波段宽带背腔微带天线阵面设计

文章介绍了一种X波段宽带、宽扫、背腔式微带天线阵面。该天线利用背腔式口径耦合馈电的方式使单层微带板贴片单元实现了阵面中小单元间距下天线的宽带性能,并结合探针式天线单元级独立馈电的方法,实现了天线阵面的大角度扫描功能。基于项目需求,设计加工了一套8×8单元天线阵面,测试结果表明:该天线在X波段21%的相对带宽内驻波优于1.8,可在方位向实现±45°的大角度扫描,天线效率达到了80%以上,满足了项目的电性能指标要求。     

L频段共形相控阵天线研制

为满足机载系统的需要,给出了共形相控阵天线的分析和设计过程,同时研制了一种高度仅为0.14波长的准八木天线单元。利用三维电磁仿真软件HFSS对天线单元和共形相控阵进行了仿真设计,并研制了一套L频段共形相控阵天线。该天线由天线阵面、波束形成网络和波控器等构成。天线阵面由4个天线单元组成,共形安装在机头上。经实际测试,共形相控阵天线阵面的和波束在扫描范围内增益大于10 dBi,并具有较低的副瓣电平;差波束零深小于-20 dB。     

经济型舰载相控阵截获雷达天线

介绍一种试验性质和截获雷达天线,该天线采用相控阵技术,经济实用,天线阵用带有移相器的裂缝波导阵实现波束的方位面扫描,通过配置在裂缝阵前面的Radant透镜进行波束的俯仰面扫描,这样就避免在每个辐射单元后面使用移相器或T／R组件,从而利用行0－列相位控制简化对波束的控制,降低天线阵的成本,与每个辐射单元后面使用移相器或T／R组件的同样尺寸的天线阵相比,该天线阵的生产费用估计不到前者的1／3     

一种用于交通测速的毫米波天线阵的设计

基于交通测速雷达高精度、轻型化和小型化等要求,给出了以一种可用于交通测速的毫米波天线阵的设计。天线阵采用串并混合馈电方式,对天线单元以及馈电网络进行独立设计,对天线阵进行一体化设计和加工验证。天线阵采用串、并联方式进行馈电,从而实现天线单元幅度的泰勒分布,使得天线阵在24~24.25 GHz的工作频段内,在E面和H面均获得小于-20 d B的低副瓣性能。整部天线阵具有轻型化、低副瓣和高增益等特点,满足作为交通测速雷达的需求。     

基于近场校正的相控阵天线低副瓣方向图综合

相控阵天线单元存在着幅度和相位误差,这些误差的综合作用会导致天线方向图副瓣电平达不到优化设计结果。提出了一种基于近场幅相校正的相控阵天线低副瓣综合方法,首先采用近场单通道测量方法,得到相控阵天线阵面的实测幅相值;然后采用非线性二乘法对天线单元幅度和相位进行优化综合;最后根据优化幅相值对实测幅相值进行修正,获得相控阵天线阵面幅相配置参数。方向图实测结果表明该方法可行、有效。     

多层微带贴片天线单元和阵列设计

该文通过结合经验公式和全波分析法,设计了一种电容补偿双层贴片、四层介质的微带贴片天线单元,该单元天线在频率为995～1125MHz的范围内,在驻波比SWR1.5的情况下,相对阻抗带宽达到12.26％的工程要求。此外,该文给出由该单元天线组成的216天线阵以及天线阵的驻波比的实测结果,最后给出天线阵的各单元排列方式和单元之间的互耦特性曲线的实测结果。     

激发涡旋电磁波的同相位馈电圆形天线阵设计

现有的线极化天线单元组成的圆形天线阵要激发涡旋电磁波,需对天线阵进行等相位差馈电,馈电网络结构较复杂。文中首先从理论上探讨利用圆极化天线单元组成的圆形天线阵产生涡旋电磁波的可能性,基于圆极化波传播特性,通过旋转圆极化天线单元而使相邻天线单元的远区辐射场产生相位差,导出圆形天线阵远场区的电磁辐射公式,论证圆极化的圆形天线阵在同相位馈电时能产生涡旋电磁波束。进而,以8 个天线单元构成的圆形天线阵为例进行仿真验证。结果表明,通过合理的天线单元角度分布替代移相器模块功能,只需使用相同相位的馈电端口就能产生l =0,±1,±2,±3 七种模式的轨道角动量,这种新型轨道角动量激发技术有效提升了馈电网络设计的灵活性。     

一种宽角扫描圆极化微带阵列天线的设计

设计出了一种双层宽波束圆极化微带天线,通过Ansoft HFSS软件仿真优化出天线的几何结构参数,并进行了加工和测试。采用该天线做为天线单元,组成一副4×4阵列,进行了天线阵的仿真、加工和测试。结果表明:该天线单元在天线阵中互耦较小,天线方向图基本上无畸变;在工作频带内,天线阵增益大于16.5 dBi,同时能够实现450°×450°范围的波束扫描。     

顺序旋转馈电背腔圆极化天线阵列

主要描述了一种基于顺序旋转馈电网络构成的背腔式缝隙圆极化天线阵.天线单元是一种低轮廓的背腔共面缝隙天线,包括运用介质填充的金属背腔和共地共面波导构成的馈电单元.该天线单元带宽为170 MHz,最大增益为5.7 dBi,其厚度小于λ0/50.而天线阵采用2×2天线单元顺序旋转馈电的方法来实现圆极化,其阻抗带宽和3 dB轴...     

星载精确测向天线阵的研制

此卫星载雷达侦察测向天线是宽带精密测向系统，采用长基线干涉仪精测向天线阵，加上由六个天线构成的多波束天线阵作比幅测向、并彩用六信道最佳估值比幅解干涉仪多值模糊，实现方位面测向；在俯仰面由由一个二元阵和一个波束形成网络切出一条带子的方法实现俯仰面测向。所有天线单元均用加脊喇叭。计算的总的平均圆概率误差为１１．３ｋｍ。     

一种用于相控阵天线测试的波控平台设计

针对相控阵雷达天线测试中组件单元数多、数据运算量大、测试过程繁琐等特点,设计了一种波束控制通用测试平台。该平台综合运用计算机软硬件技术、数据处理技术、自动测试技术,将大量复杂的运算集成在计算机中,并模拟雷达真实工作状态,缩短了天线阵面测试周期,实现了相控阵天线的快速、简便测量。     

二维综合孔径微波辐射计圆环结构天线阵 及其稀疏方法

本文介绍了圆环天线阵二维综合孔径微波辐射计的测量原理和反演算法,并通过模拟退火算法讨论了两种二维综合孔径微波辐射计圆环阵的稀疏方案,一种方案利用天线旋转,在半圆周上稀疏天线;另一种方案通过将空间频率采样点的均匀分布作为优化的约束条件,在全圆周上稀疏天线.结果显示两种设计较传统设计均有改进之处.对于半圆周天线而言,在积分时间允许的条件下,通过天线旋转与分时测量,天线阵可进一步稀疏.对于全圆周天线而言,与Y形天线阵结构相比,在同样的空间频率覆盖范围内,全圆周天线阵使天线单元数达到了最优.     

一种新颖的Ku频段宽带微带天线阵的设计

文章设计了一种新颖的Ku频段宽带微带天线阵。该阵列的天线单元为分层结构,通过在馈线增加匹配枝节,上层贴片附加寄生单元,实现了宽频带性能。仿真表明,天线单元的相对阻抗带宽(S11<﹣10 dB)达到了17.2%,频带内增益大于8.4 dBi,四单元天线阵的增益大于15.1 dBi。     

77GHz全金属车载雷达天线阵列设计

本文设计了一种应用于77GHz的全金属车载雷达天线阵列，天线的辐射单元采用单脊波导开缝的形式，实现了水平极化的辐射模式，并且结构更加紧凑，然后通过调整各个缝隙偏移中心的距离来满足切比雪夫电流分布，使天线在H面方向上的副瓣得以有效降低。天线的馈电部分通过一个一分八的E面不等分功分网络将8个天线辐射单元组成阵列来提高增益，并防止能量泄露，对不等分功分网络的幅度和相位进行优化设计，使其满足天线阵列在E面上的低副瓣需求。仿真结果表明，在所需的76-77GHz频段内|S11|小于-10dB，增益大于24.7dBi,E面和H面的副瓣电平分别优于-25 dB和-20 dB，方向图稳定。所设计的天线阵列结构紧凑，易于加工，在车载应用中具有良好的前景。     

功分器在相控阵馈电网络中的应用

介绍了功分器在大功率相控阵馈电网络中的应用,即使用一部发射机通过功分器与天线阵连接进行功率发射,相比传统的一部发射机对应连接天线阵中一副天线的馈电模式,主要有以下优点:天线阵在发射机端口有更好的阻抗特性,改善了原传统模式中由于耦合严重可能导致的个别阵中单元天线阻抗失配严重从而使发射机无法正常工作的问题;可以使天线阵中单元天线的间距有更大的调整空间,使天线阵有更好的扫描特性。     

一种应用于卫星通信地面站的新型单臂螺旋天线及其阵列的研究

研究了一种应用于卫星通信地面站的新型单臂平面螺旋天线,该天线采用圆柱螺旋激励同轴线馈电,可以形成倾斜的波束,通过改变圆柱螺旋的参数可以调整其输入阻抗以达到阻抗匹配的目的.用矩量法求解了天线的电流分布和三维辐射方向图以及增益轴比等参数,计算结果与参考文献很吻合.为了增强天线的方向性系数和增益,以四元天线阵为例,研究了这种天线组成的天线阵的辐射特性,给出了天线阵的三维辐射方向图.计算结果表明,该天线组成的天线阵同样具有倾斜的波束指向,各天线单元的输入阻抗为接近50 Ω的纯电阻,增益比单个天线单元提高6.3 dB.     

一种Ku波段混合馈电频扫天线阵设计

研制了一种俯仰向波束固定,方位向频扫的Ku波段频扫平面天线阵.采用双层微带结构获得带宽约18%的宽带微带贴片天线作为阵列单元.天线阵俯仰向采用微带功分器及该种天线单元组成线阵.方位向为实现波束较大范围的频扫能力, 并提高天线阵的工作效率采用波导慢波线缝隙与线阵微带线电磁耦合结构进行馈电.在采用HFSS软件完成仿真设计的基础上,加工并测试了一套12×40规模的天线阵,结果表明该天线阵在工作频段内驻波比优于1.5,波束扫描范围大于80, 副瓣电平优于-20 dB,除中心频点外,增益大于26.5 dB.     

一种弹载低剖面高集成雷达结构设计

针对弹载平台严苛的空间尺寸和重量设计要求,提出了一种前端天线阵面采用一体化片式可扩充天线模块,后端综合射频单元、综合处理单元以及电源单元采用模块高集成化设计,模块间采用射频和低频连接器混合盲配互连的结构设计方法。一体化片式可扩充天线模块的应用使得天线阵面具备二维拓展功能,同时结合高低频混频盲配互联技术,可有效降低天线阵面的剖面高度,满足18.5g高量级振动使用要求,并可在50℃初始温度下可靠工作2 100 s。模块高集成设计在实现系统轻量化的同时,可满足系统结构对刚强度的设计要求。     

冰雪对大型阵列天线性能影响分析

提出了一种冰雪对大型阵列雷达天线性能影响的评估方法。该方法利用等效的原理,将冰雪对阵列天线性能的影响归结于它对天线单元或天线罩空间匹配的影响,并建立了天线阵列冰雪覆盖状态的分析模型,可在天线设计之初就给出冰雪覆盖对天线阵列性能的影响预估,为雷达系统设计提供决策依据。这样,在雷达系统设计时可以省略或简化天线阵面的融冰雪设备,降低雷达的生产成本和使用成本。文中还给出了设计实例。