宽带高增益精测向天线的设计

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1、宽带高增益精测向天线的设计徐可荣(船舶重工集团公司723所,扬州225001)摘要：本文介绍一种具有和、差功能的宽带切割抛物柱面天线，相对于传统的测向天线而言，在对目标信号进行识别时，其高增益能够增加作用距离，较小的差零点漂移能提高其测向精度。关键词：测向切割抛物柱面ThedesignofwidebandhighgainDFantennaXuKe-rong(The723InstituteofCSIC,Yangzhou225001,China)Abstract：Akindofwidebandcutparabolicantennawithbothsumanddifferen

2、cepatternisintroduced,thedesigningmethodandthesimulationresultsoftheantennaareprovided,themeasuringoftheVSWRandthepatternoftheantennashowedthesuccessofthisantenna.Fortheexcellentperformanceofthehighgainandsmallshiftofthenulloverthebandmakestheantennatobeagoodcandidateofsomehighprecisiono

3、fdirectionfindingsystem.keywords：directionfinding，cutparabolicantenna得出的初级方向图和结构要求选定焦距直径比，计1引言算出反射面的尺寸。由于侦察机需要在水平极化和垂直极化都具有众所周知，通常比幅测向的天线都将得到和、测向能力，要求天线45°斜极化。馈源选用水平极差两种信号，并且带宽较宽，不过由于常用的多元化方式，在经过反射面以后用极化栅进行极化扭转。阵天线增益较低，波束宽度宽，测向精度受到限制。反射面天线具有高增益、窄波束的特点，而反射面的带宽主要取决于馈源的带宽，如果能够解决多模3天线的设计馈源的带

4、宽问题，则可以将反射面天线用于侦察机的测向，这将大大提高其测向精度。抛物柱面天线是一抛物线沿一直线平移而成，如图1所示，其焦线为一直线。本天线馈源的相位中心在焦线的中心偏下位置，馈源初级照射最大值2设计思路指向向上偏离角为Φ，而天线正常工作时波束指向为0º，天线架设时向下偏置角度为2Φ。总体电气要求天线在2个倍频程内方位面形成水平方向波束宽度要求为4º～8º，按此要求可窄波束，并含有和、差支路；俯仰面宽波束。由于以计算出抛物面的口径D：俯仰角波束较宽，反射面尺寸较小，馈源对反射体D≈68∗λ/2θ(1)0.5E的副面遮挡较大，天线选用偏馈型式的抛物柱面，天线俯仰面的波束

5、宽度由馈源的俯仰面波束宽度决定，方位面波束宽度由反射面确定。结合馈源计算·928·和、差状态下馈源口径的有效尺寸仍能满足1:2的关系。喇叭孔径尺寸a和b的选择，应根据馈源E面B22方向图公式进行求解。E面差方向图：πb2⎛πb2⎞⋅cos⎜sinϕ⎟⋅sinϕ1+cosϕλ⎝λ⎠G=⋅(2)ΔE2Cy’2⎛2b⎞21−⎜⋅sinϕ⎟⎝λ⎠图1抛物柱面示意图E面和方向图：2取F/D＝0.4，可以得出焦距F值。由于俯仰面sin⎛⎞πbb22sinϕβ⎡⎤⎛⎞sinϕ⎜⎟⎢⎥⎜⎟口径总体有具体要求，尺寸已经确定。从焦点到俯G=⋅1cos+ϕα⎝⎠λλ⎢⎥⎛⎞1−−⎝⎠ΣEπb

6、⎜⎟b2232⎢⎥⎝⎠⎛⎞仰面上下边的角度应该一致，取定馈源的偏置角度，sinϕ⎢⎥1s−⎜⎟2inϕλλ⎣⎦⎝⎠则可以确定焦点在焦线上的具体位置,此时∠（3）OAB=∠OAC即θ1=θ2。用BAy′面和CAy′面切式中β为模比。割抛物柱面即可得到如图1所示的反射面外形。4.2模比β的选择4多模馈源的理论设计对两侧激励，0<β<2，ϕ−ϕ=π，也1210多模馈源的工作原理是用控制口面上场分布幅就是说模比β总是取负值。度及相位的方法，实现对馈源方向图的控制，因此对多模馈源各部分尺寸的选择需要进行严格的理论4.3喇叭长度的选择计算。主要依据以下几个方面：l必须满足下式：14

7、.1主、次波导尺寸的确定l≥[]a(a−a)+b(b−b)(4)2212212λ选定主波导尺寸a0、b0，次波导尺寸a1=a0，b=b+/2λ。如图2所示：5天线的模型及仿真105.1仿真模型主波导b0次根据以上几点规则计算出馈源的尺寸，并进行波仿真优化，将优化过的馈源模型与抛物柱面组合在导b1一起进行仿真，天线模型如图3所示。b0主波导1.1图2喇叭孔径尺寸的确定两侧激励E面模产生器在单脉冲天线设计中，对馈源的初级方向图有一定要求。多模馈源喇叭口的设计，应使其初级方向图符合天线边缘锥削的要求。为了解决和、差矛盾，需使和状态时，馈源口径场