基于微扰法的低驻波比反射面天线设计-论文.pdf

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1、V_o1．34No．2第203145耄年第6月期成都大学学报(自然科学版)JournalofChengduUniversity(NaturalScienceEdition)Jun．2O15文章编号：1004—5422(2015)02—0177—04基于微扰法的低驻波比反射面天线设计陈毅乔(中国电子科技集团公司第十研究所，四川成都610036)摘要：介绍并分析了用于反射面天线低驻波比的微扰设计方法，并基于该方法设计了一波段低驻波比的反射面天线．通过对天线反射面外形的微扰设计，该反射面天线在保持辐射性能基本不变的条件下，天线驻波比得到了显著降低．关键词：低驻波比；反

2、射面天线；微扰法中图分类号：TN823．27文献标志码：A0引言1基本原理反射面天线是一种主瓣窄、副瓣低、增益高的微波天线，目前在雷达、通信、射电天文中获得了广泛的应用_1I3j．在一些特定的应用领域中，如微波中继通信、连续波体制的雷达，往往需要反射面天线具有极低的驻波比，如VSWR~<1．1，以满足收、发共用天线系统的隔离度的要求，如连续波体制雷达一般要求收、发隔离度小于一85dB_4j．反射面天线通常由馈源和反射面组成，由馈源产生电磁波，并通过反射面的反射形成定向辐射．同时，反射面的一部分散射波又返回到馈源，从而引起馈源的失配．通过在反射面顶部加入一个或多个

3、金属顶板，使该部分的反射与反射面的反射相消，可有效地降低天线的电压驻波比．但是，该方法对天线的一IE×日ds副瓣会带来较严重的恶化，因此应用较少]．此外，R=————一(1)通过改变馈源的匹配设计，使馈源反射与反射面的ReI×日ds反射相消，从而减小天线的驻波比．该技术已在I

4、，同时对天线的辐射性能也基本不减弱．在此基础若馈源的方向图接近轴对称，E面和日面的方上，本研究以I(a波段的反射面天线为例，采用该方向图基本相同，即A()()，可用()来表法实现了对该天线的低驻波设计．示，此时，反射系数R的公式可简化成为，收稿日期：2015—04—27．作者简介：陈毅乔(1983一)，男，硕士，工程师，从事天线设计技术研究．·178·成都大学学报(自然科学版)第34卷天线的反射面采用标准抛物面，其焦距F为I()sin0d0=一————————一(2)96nl／n，口径D为240nl／n，其在旋转面的极坐标表达II(0)lr()sin0d0式为，

5、F式中，为反射面的照射角，()为空间衰减因子r=———一，0。≤0≤64。(7)校正后的方向图，(cos(~厶-))。(0)=(0)·a天线馈源采用矩形喇叭，口径尺寸为9．00nlin×a：e(3)7．13mm，该喇叭馈源的E、日面3dB波束宽度均为59。，边缘照射电平为一12．5dB，且方向图的E、日式中，-厂()为计算的或实测的馈源球面波方向图，面基本一致，如图3所示．r0为常数，则反射面反射系数表达式为，jI。()e州sin0d0铀：J_旦————一(4)II(0)lsin0d0s掇。在已知源场的情况下，即可由上述公式计算出反射面的驻波比为，磐{sVSWR

6、=(5)撼菇1．2反射面微扰结构设计鲫髂黜蛸婚t80t章0辫榭墙0-36030嘶∞谨0{00∞在保持反射面的外形()基本不变的条件下，角度／。对反射面顶部区域引入外形的微扰()(见图2)．图3馈源喇叭增益方向图运用馈源喇叭的方向图和式(3)、(4)、(5)对微扰设计前的抛物反射面的驻波比进行计算，得到工作频带的驻波比如图4所示．_-lllj⋯i＼、图2反射面微扰结构示意图'_h且该微扰与反射面原形应为平滑的变化，以减小对＼～辐射特性的影响，该微扰结构可设计为，Ap=1(1+c。s(嬲))II≤1W0舢2目4皿酗茹0．0瓣0频率／GHzAp=0II>1(6)2(0

7、—0o)．图4微扰设计前反射面驻波比分析图对反射面的外形进行微扰迭代分析，并从驻波式中，0。、0为微扰的起止角域区域，u为微扰系数．与电能性综合考虑，优化出了最佳的微扰设计参数，通过式(5)可迭代计算出，并优化出满足驻波微扰设计的反射面结构如图5所示，该反射面仍为比及电性能要求的微扰结构参数．轴对称结构．微扰之后的极坐标方程为，2设计与分析r=——+△10，0。≤0≤64。(8)(cos(等))运用上述微扰设计方法，本研究对一工作中心厶频率为35GHz的低驻波比单反射面天线进行了设其中，△p如公式(6)所述，且各微扰参数为0o=计．l1。，0^=20．5。，U=

8、0．6．·18O·成都大