摘 要：根据导弹位置和导弹姿态，实现双共形天线切换使用，有效解决共形天线俯仰面-90°～0°天线增益低的问题。
　　关键词：共形天线；切换；天线增益
　　1 引言
　　共形天線，指同某一表面共形的天线或阵列，既可以共形在载体表面，不破坏目标载体的外形，又能发挥天线应有作用的一种天线。导弹上使用共形天线，可以使导弹空气动力学外形不发生变化，而天线电性能满足要求[1]。
　　对安装在导弹弹壁上的共形天线进行天线方向图仿真，仿真结果见图1。由图1可知共形天线俯仰面-90°～-20°天线增益小于-10dB，本文针对该问题，提出导弹基准面上下方分别各安装一个共形天线，并根据导弹位置和导弹姿态，设计双共形天线切换模型，实现双共形天线切换使用。[2][3]
　　图1 共形天线俯仰方向增益
　　2 双共形天线切换模型
　　将地面坐标系Axyz平移，使原点A与弹体坐标系的原点O重合，通过三个姿态角，偏航角？鬃、俯仰角？谆、滚转角？酌，推导出地面坐标系Axyz到弹体坐标系Ox1y1z的变换矩阵L（？鬃，？谆，？酌）[4]。
　　（1）
　　其中：
　　（2）
　　（3）
　　（4）
　　将式（2）、式（3）、式（4）带入式（1）中，则有：
　　（5）
　　εd、βd和Rd分别为以地面雷达天线阵面中心为原点的球体坐标系下，导弹高低角、方位角和斜距。进行坐标转换，得到雷达天线相对于导弹质心的坐标为：
　　（6）
　　雷达天线在弹体坐标系下的坐标为：
　　（7）
　　定义地面雷达天线阵面中心与导弹质心的连线，与导弹弹轴的夹角为斜穿角Ω，则高低斜穿角Ωε为地面雷达天线阵面中心与导弹质心的连线与xoz平面的夹角。
　　（8）
　　当Ωε大于0时，导弹上方共形天线工作，当Ωε小于0时，导弹下方共形天线工作。
　　3 仿真结果
　　通过设计弹道，计算出不同时刻导弹斜穿角。使用单共形天线工作时，当前时刻的天线增益即为导弹斜穿角对应角度的共形天线增益；使用双共形天线，并通过双共形天线切换模型切换天线时，导弹斜穿角大于0，当前时刻的天线增益为导弹斜穿角对应角度的共形天线增益，斜穿角小于0时，当前时刻的天线增益为导弹斜穿角绝对值角度的共形天线增益。
　　某弹道不同时刻，单共形天线和双共形天线增益对比图见图2。
　　图2 单共形天线和双共形天线增益对比图
　　由图2可知，采用单共形天线时，天线增益较低，约-10dB，最小值约-20dB；采用双共形天线时，增益约4dB，有较大改善。
　　4 结论
　　通过对共形天线方向图进行仿真，当俯仰角大于一定值时，共形天线增益急剧下降，但利用本文提出的方法，有效的解决了共形天线大俯仰角增益较低的问题，使得共形天线在整个使用过程中天线增益平稳并且不小于使用要求。
　　参考文献
　　[1]薛峰章，倪晋麟.宽带低副瓣共形相控阵天线的设计[J].天线技术，1998（14）
　　[2]Paul R，Aiken A.Microwave Phased Array with Variable and Controllable Magnitudes and Phases[D].Columbia University：1～13
　　[3]Davidson S E，Long S A.Dual-band microstrip antenna with monolithic reactive loading[J].Electronic Letter 1985，21（20）
　　[4]孟秀云.导弹制导与控制系统原理[M].北京：北京理工大学出版社，2003：22～34