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单脉冲天线在工作时通过一个回波脉冲可以获得目标的位置信息,它的性能在一定程度上决定着雷达系统的追踪精度。近年来随着单脉冲天线在通信领域的发展,在一些场景下除了定位的准确性,还需要满足高速的信息传输速率,提高抗干扰性能,并降低其剖面高度。
本文设计了两款宽带低剖面单脉冲阵列天线,一个是等功分单脉冲阵列天线,另一个是在E面和H面均采用切比雪夫综合法所设计的低副瓣单脉冲阵列天线,并将人工磁导体应用于阵列天线设计之中。天线工作在S频带,覆盖了约31%的相对带宽,具体研究内容如下:
1.设计了基于人工磁导体(AMC)的螺旋天线阵列,其单元形式为单臂螺旋。为了降低天线的剖面高度,提出了一种宽带AMC结构,通过在其介质下方加载6mm的空气层,将AMC的同相反射带宽提高至41%,覆盖了天线工作频带。将周期排列的AMC放置在螺旋天线下方代替传统的PEC地板,实现单向辐射,同时将天线的剖面高度从0.19λ0降至0.11λ0。将基于AMC的螺旋单元按照顺序旋转排布的方式组成四元阵,再以四元阵为单位组成十六元阵。
2.设计了两种功分比不同的和差网络结构:一种为等功分和差网络,另一种是采用切比雪夫综合法所设计的不等功分和差网络。馈电网络由一分四功分器和十字和差器搭建而成,四个一分四功分网络与十字形和差器相连,将接收支路的信号分别合成到十字和差器的输出端口,构成了宽带和差网络。
3.分别采用两种和差网络对基于AMC的十六元螺旋阵列馈电,构成低剖面单脉冲阵列天线。其基本结构分为三层,分别为平面螺旋,AMC反射板和馈电网络,同轴线穿过三层结构对螺旋馈电。最终等功分单脉冲阵列天线实现了稳定的和差波束性能,在工作频带内,驻波小于1.5的阻抗带宽达到了31%,副瓣电平值在-14dB左右。基于切比雪夫电流分布的单脉冲阵列天线将和波束的副瓣电平值降至-20dB以下,呈现出良好的宽频带,低副瓣和低剖面特性。
本文设计了两款宽带低剖面单脉冲阵列天线,一个是等功分单脉冲阵列天线,另一个是在E面和H面均采用切比雪夫综合法所设计的低副瓣单脉冲阵列天线,并将人工磁导体应用于阵列天线设计之中。天线工作在S频带,覆盖了约31%的相对带宽,具体研究内容如下:
1.设计了基于人工磁导体(AMC)的螺旋天线阵列,其单元形式为单臂螺旋。为了降低天线的剖面高度,提出了一种宽带AMC结构,通过在其介质下方加载6mm的空气层,将AMC的同相反射带宽提高至41%,覆盖了天线工作频带。将周期排列的AMC放置在螺旋天线下方代替传统的PEC地板,实现单向辐射,同时将天线的剖面高度从0.19λ0降至0.11λ0。将基于AMC的螺旋单元按照顺序旋转排布的方式组成四元阵,再以四元阵为单位组成十六元阵。
2.设计了两种功分比不同的和差网络结构:一种为等功分和差网络,另一种是采用切比雪夫综合法所设计的不等功分和差网络。馈电网络由一分四功分器和十字和差器搭建而成,四个一分四功分网络与十字形和差器相连,将接收支路的信号分别合成到十字和差器的输出端口,构成了宽带和差网络。
3.分别采用两种和差网络对基于AMC的十六元螺旋阵列馈电,构成低剖面单脉冲阵列天线。其基本结构分为三层,分别为平面螺旋,AMC反射板和馈电网络,同轴线穿过三层结构对螺旋馈电。最终等功分单脉冲阵列天线实现了稳定的和差波束性能,在工作频带内,驻波小于1.5的阻抗带宽达到了31%,副瓣电平值在-14dB左右。基于切比雪夫电流分布的单脉冲阵列天线将和波束的副瓣电平值降至-20dB以下,呈现出良好的宽频带,低副瓣和低剖面特性。