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1、第4期Vo.l5No.42010年8月JournalofCAEITAug.2010/相控阵天线0专题端射相控阵天线设计姚国伟,薛正辉,李伟明,任武(北京理工大学信息与电子学院,北京100081)摘要:首先分析了端射相控阵列的特殊性,以及传统理想点源阵描述端射阵列的不足。然后以八木天线为原型设计了平板端射天线。为了提高增益和方向性,把四个平板端射天线单元在端射方向上排列。通过调整单元之间的间距和馈电相位,形成特殊的相控阵,达到了比较好的组阵效果。经过仿真和实际加工测试,认为这种天线结构优于传统的组阵形式。关键词:相控阵;端射天线阵;高增益;平板
2、天线+中图分类号:TN821.8文献标识码:A文章编号:1673-5692(2010)04-347-04DesignofEnd-firePhasedArrayAntennaYAOGuo-we,iXUEZheng-hu,iLIWe-iming,RENWu(AcademyofInformationandElectronics,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Inthispaper,theparticularityofend-firephasedantennaarr
3、ayandthedisadvantagesoftrad-itionalidealpointsourcearrayareanalyzed.Plateend-fireantennaisdesignedaccordingtoYag-iUdaan-tenna.Toimprovethedirectivityandgain,thefourunitsofplateend-fireantennasarearrangedinthedirectionofend-fire.Byadjustingtheunitsspaceandfeedphase,aspecialp
4、hasedarraycanbeachievedwithbetterarrangementofarrayeffec.tFromthesimulationsandpracticalmeasuremen,ttheconclusioncanbemadethattheend-fireantennastructurehassuperiorityoverthetraditionalgroupstructure.Keywords:phasedarray;end-fireantennaarray;highgain;plateantenna并且一般位置固定。相比
5、较于口径天线阵列,端射0引言阵正是能够满足上述需求的一种阵列。由于其最大辐射方向指向单元排列的轴向而不是法向,因此在随着相控阵雷达技术的不断发展,雷达天线的最大辐射方向上没有与方向性系数成正比例的口径种类越来越多,形式越来越多样,应用的领域也越来尺寸,适合应用在需要较小风阻、较低安装高度的场越广。同时也带来了相应的问题:传统相控阵雷达合,特别是在各种高速移动载体,如飞机、战车等电体积较大,重量大,对载体运输工具的负荷要求也子设备的天线应用方面。高。在现代高速载体上应用的天线,对于低空气阻但是这种端射阵也存在较大的不利之处,传统力、体积小,重量
6、轻等特性的要求非常严格,有时甚研究已经表明,相比较于各种口径天线阵列,其增益至不是电性能,而这些特性是决定该电子设备应用不高,而且当增加阵列单元时,由于单元之间的耦合[1]的首要因素。变化得更加复杂,其增益的提高已经变化得非常缓传统相控阵雷达天线多采用口面天线作为阵列慢甚至不再提高了。并且端射阵的波束较宽,副瓣的辐射单元的侧射阵,其辐射方向垂直于阵列平面。较高,这些特点使得其应用于需要窄波束、高增益、天线的增益越高,所需要的阵列的口径面积就越大。低副瓣等的雷达天线方面是非常不利的。因此,高增益的相控阵雷达的口径面积就相当巨大,传统设计端射阵都
7、是从几何光学法的点源组阵收稿日期:2010-05-14修订日期:2010-07-103482010年第4期开始,但是此数学模型有一定的缺陷。单元之间的-dr-P/n时,阵列变成汉森伍德端射阵。端射阵相互遮挡和复杂的耦合在此模型中均没有得到体列如图2所示。现。当阵元数目增多时,阵列的性能与设计要求差距增大,还有驻波的变差都会导致端射阵整体性能的恶化。解决这一问题的基本思路是选择合适的天线单元,同时优化端射阵列的办法,这正是本文研究的出发点所在。如果可以克服上述端射阵的不利之处,又充分发挥端射天线的有利特点,端射阵必将可以获得更加广泛的应用。图2
8、端射阵列示意图1端射阵列的基本理论阵列天线的基础是把天线单元简化为理想点源来进行分析计算的。在侧射情况下计算结果准确,为了说明端射阵列的原理,假设天线单元都是得出了
