一种新型弹载印刷振子天线

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1、·54·遥测遥控2005年1月一种新型弹载印刷振子天线何征宇党克治麻晓玲(西安机电信息研究所西安710065)文摘介绍一种S波段的弹载印刷振子天线，该天线由印刷振子激励、能够摆脱弹体影响且具有朝前辐射方向主题词印刷振子天线朝向辐射方向图微带线前言本文介绍一种可用于遥测、遥感、近炸引信用的印刷振子天线。这种天线目前还缺乏严谨的理论计算方法，本文形象地认为它是从典型的印刷振子演变来的。1典型的印刷振子天线该天线印制在介电常数￡为9．6，厚度为1mm的微波覆铜介质基片上。其A面设计有对称振子L2和L22，它们分别和宽微带线Lw和L连接，Lw和L地的下端和微带地线相连，其

2、B面是馈线L，它把能量耦合到A面的对称印刷振子上。典型的印刷振子天线结构概况示于图1。：：2由典型的印刷振子天线向弹载锥状印刷振i天线的接地面；；子天线演变图1的印刷振子天线并不适于安装在弹丸前端的图1典型的印刷振子天线圆锥体上，为使其适应于弹体，可将对称振子改为从中心沿两侧倾斜向下拉的形式，其结构形式示于图2。从图1与图2的比较看到：它们的结构形式相同，在图1和图2的介质板的A面均是对称振子；在介质板B面是馈线。不同之处是：在图2中，介质板B面的馈电改为直接传输到B面振子L；A面对称振子辐射A的能量是从B面振子耦合来的。在图2中，A面宽线IJo可看成是从图1中的

3、两条宽线合并而演化来的，即省去了图1中／4的谐振槽；为适于弹体上的安装，图2中两侧的微带振子段演化为由中心沿两侧倾斜向下拉的形式。经过这样的演化设计后，图2中天线的工作原理如下：天线仍以微带线馈电。因A面的接地线图2演变中的弹载印刷振子天线L宽于6mm，B面的微带传输线宽约1mm；微波能从收稿日期：2003—10—14收修改稿日期：2004—11-02第26卷第1期一种新型弹载印刷振子天线·55·L的M点起向激励振子L0传输，进而以L0激励A面左沿和右沿的对称振子。右边的A、B两面的振子的辐射也可从传输线原理来解释。这是因为A、B两面振子的电流幅度不一样；或者说在

4、振子L0和L之间既存在偶模传输，又存在奇模传输，奇模的能量仅限制在介质内，只有偶模能量能向空间辐射电磁波。按照以上分析，该天线的设计原则是：A面的双振子分L、L3、三段，每段长为／2，振子段L3和L3设计成向下倾的斜线，振子段是横置的。在振子段的中点M设置高频电位线，M点为A面两边辐射振子的起点，所以对称辐射振子每枚长3／4(含中心段和斜线段)。本振子天线属于驻波形，所以长为／4的倍数；两边振子段L3、L斜向下拉，使天线激励起与弹轴平行的纵向电场；中间振子段的横置，可以使天线激励起与弹轴垂直的横向电场；这样使得弹丸接近任何目标时均能有效地发射和接收电波。从结构上说

5、，振子两侧倾斜向下拉，使天线板面能容人锥形天线帽内。从天线参数上看，有利于增宽方向图。3弹载锥状印刷振子天线在弹上的结构印刷振子天线的结构示图3。由微波复合介质覆铜基片制成的弹载锥状印刷振子天线固连在天线座上，在座面上有一个孔，为天线馈电的同轴芯子的通线孔。印制如果以天线工作频率4150MHz设计天线，其半波导波长为16mm，考虑到微带线缩短率，可取两边斜向天线座振子段L、L为15mm，中间横向振子段为14mm；至于B面振子L。的长度，需要在调试中确定，其参考值为13mm，这些振子宽度可在3～4mm之间选择，(介质板的介电常数为9．6)。图3弹载锥状印刷振子天线的

6、结构馈电的方式为电磁耦合方式。当微波介质天线板安装好后，则戴上锥形天线帽。4天线的方向图、驻波比和带宽测试4．1天线方向图的理论计算由于弹载印刷振子天线不存在接地基准面，其方向图的理论计算较为困难，文献[3]中给出了在较厚的介质版面上的振子天线在0面(即振子所在面)的方向函数，计算公式如下：Eo()：(1)8Ycos08，一sin8我们曾测量了装于弹体之前的微波介质板振子的方向图，其结果与式(1)的计算值吻合。安装于图3的天线，实际上是与弹轴垂直相交的对称振子(虽振子向下倾斜)。振子的基本方向图应是辐射分别朝弹头和朝弹尾的“8”字形，由于天线底座等效于一个反射盘并

7、将电波反射到前方，所以天线方向图中的“8”主要是朝前辐射的。下面以这种天线装于口径为100mm的弹丸上为例，叙述当电场极化方向与微波介质板纵轴平行以及与微波介质板横轴平行时的子午面天线方向图。4．2子午面的天线方向图测试轴向面的方向图，主要是看天线朝前辐射和朝后辐射的比例。设计者总是希望弹载天线的后向辐射尽可能地小。当天线极化方向与微波介质板纵面平行时，测得如图4(a)所示的方向图。从此图看到：这时的方向图是朝前的，后瓣较窄。这主要是两边振子的斜向部分受激励而辐射的结果。当天线极化方向与微波介质板面横向平行时，测得如图4(b)所示的方向图。从此图看到：这时的方·5

8、6·遥测遥