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1、第27卷第2期宇 航 学 报Vol.27No.22006年3月 JournalofAstronauticsMarch2006套筒天线组成的宽带干涉仪测向圆阵研究12何山红,谢继东(1.南京电子技术研究所,南京210013;2.南京邮电学院通信工程系,南京210003) 摘 要:为提高宽带干涉仪测向圆阵性能,首次提出了利用套筒天线代替常规加载宽带偶极子作为测向阵列单元。利用Fourier变换结合矩量法分析了套筒天线组成的测向圆阵的电磁特性,并利用HFSS软件对部分仿真结果进行了验证。在得出阵列电磁特性的基础上再运用基于空间距离的相关
2、数据处理方法统计分析了测向圆阵性能。研究结果表明,相对于常规测向圆阵,由于套筒天线构成的测向圆阵增益高、消除了广义谐振现象,使测向圆阵的灵敏度、测向精度均得到较大提高。相应地模糊度减小、稳健性能增强。关键词:套筒天线;干涉仪测向圆阵;矩量法;Fourier变换;相关数据处理中图分类号:V443.4 文献标识码:A 文章编号:100021328(2006)0220250206定了它也是应该考虑的一种阵元形式。本文首次提0 引言出了利用套筒天线组成干涉仪测向圆阵并对此进行阵列的稳健性能一直是测向系统工程化面临的了研究。首先运用付
3、氏变换并结合伽略金法计算了主要问题,宽频带、大口径且阵元数较少的阵列,微阵列的电磁特性,然后利用基于空间距离的相关处弱的误差因素加上相位模糊将极易发生误判现象。理方法分析了测向系统性能并与常规测向系统进行圆阵互耦影响较大,频率高时,再加上馈电单元、安了对比。仿真结果证明套筒天线构成的宽带干涉仪[1]装结构等因素影响,阵元的全向性很难保证,不同测向阵列性能整体上得到了较大提高。阵元组成的阵列特性相差较大。有些宽带阵列还会1 分析过程发生广义谐振现象,于是许多人对采用有源、无源方[2-7]法进行互耦补偿进行了广泛的研究。但由于广1.1F
4、ourier变换结合伽略金法分析套筒天线组成义谐振现象变化急剧,导致很多信号处理方法失效。的阵列性能宽带测向系统许多指标相互矛盾、相互制约,只有通套筒天线的分析比较复杂,以前都是用近似等过优化方法综合协调系统性能。圆阵测向是阵元性效方法或拟合方法进行分析,近年来才有人开始对能与信号处理方法紧密相关、相辅相成的过程,虽然此进行了精确分析。文献[10]利用Fourier变换求一些信号处理方法在一定程度上可以协调这些性解了孤立套筒天线的电流分布。在此基础上,本文能,但更多还得依靠硬件本身的特性。改进阵元形在谱域结合伽略金法对其构成的阵列进
5、行分析,分式与提高阵元性能可以在很大程度上提高或协调系析过程中考虑到阵列口径远远大于阵元直径,为简[8]统性能并有可能使系统简化。文献[9]通过优化化起见,计算阵元之间的相互作用时,可忽略阵元直加载偶极子阵元的匹配网络提高了干涉仪测向系统径。如图1所示,由于天线表面电流Ia、Ib只有z的稳健性能,但牺牲了一定的天线增益。对于常规分量,磁矢位A也只有Az分量,无源区域满足亥姆宽频带双通道、单通道干涉仪测向阵列,目前常用的霍兹方程,对亥姆霍兹方程取Fourier变换得到阵元形式有无源、有源加载偶极子、长度自适应印刷251522++γAz
6、(ξ)=0(1)振子天线等,但都没有将套筒天线派上用场。近年5ρρ5ρ来随着通信与通信对抗技术的发展,套筒天线发挥其中222出越来越大的作用。套筒天线宽频带、高增益、结构γ=k-ξ简单、馈电容易、纵向尺寸小、方位面全向的特征,决考虑到场分布条件,(1)式解如下:收稿日期:2005201219; 修回日期:2005205231基金项目:十四所预研课题MF-9905第2期何山红等:套筒天线组成的宽带干涉仪测向圆阵研究2512γ≥0E0(ξ)·J0(γρ)0≤ρ≤a(2)AZ(ξ)=E1(ξ)·J0(γρ)+E2(ξ)·H0(γρ)a≤ρ
7、≤b(2)E3(ξ)·H0(γρ)b≤ρ≤∞22γ=-Γ<0F0(ξ)·I0(Γρ)0≤ρ≤aAZ(ξ)=F1(ξ)·I0(Γρ)+F2(ξ)·K0(Γρ)a≤ρ≤bF3(ξ)·K0(Γρ)b≤ρ≤∞En(ξ)、Fn(ξ)(n=0,⋯,3)为待定系数,对电场z12Ez(ξ)=γAz(ξ)(2)jωμε分量取Fourier变换得利用边界条件5Az5AzIa5Az5AzIb-=μ·-=μ·5ρ5ρ2πa5ρ5ρ2πba-a+b-b+Ez
8、a+=Ez
9、a-Ez
10、b+=Ez
11、b-可以求出En(ξ)、Fn(ξ)与电流Fourier变换后的相互
12、关系,从而得出1E1=Ez(ξ)
13、a=-[Ia(ξ)·Ψ(a,a)+Ib(ξ)·Ψ(a,b)](3)4ωε1E2=Ez(ξ)
14、b=-[Ia(ξ)·Ψ(a,b)+Ib(ξ)·Ψ(b,b)](4)4ωε1E3=Ez(ξ)
15、ρ>b=-[Ia
