具有多相位中心的自適應天線單元及陣列設計.pdf

1、相控陣天線可以為雷達制導、探測、及跟蹤等提供及時的信息，增大相控陣的掃描角度意味著可以在更大的空域內發(fā)現(xiàn)目標。傳統(tǒng)平面相控陣在進行大角度掃描時，會出現(xiàn)有效口徑急劇減小、副瓣升高、陣列有源阻抗失配等問題，從而使得掃描范圍通常限制在±60°以內。采用波束可偏轉的陣列天線單元可以提高陣列在掃描到低仰角處的增益，進而拓寬陣列的掃描范圍。但目前波束可偏轉天線單元大多基于波束可重構技術，其結構通常較為復雜，難以應用。本文提出一種波束自適應偏轉的天線

2、單元設計方法，將該天線單元應用于相控陣天線陣列時，單元天線的輻射波束可隨陣列掃描角度不同而自適應偏轉，從而獲得較大的陣列波束掃描范圍。
　　首先，基于方向圖乘積原理，本文提出了具有多相位中心的天線單元，每個相位中心單獨饋電，通過對各相位中心饋電幅度和相位的調節(jié)可實現(xiàn)單元輻射波束的偏轉。同時，在設計時單元各相位中心采用與陣列單元相同的饋電相位差，從而使得:其一，可在不增加移相器個數(shù)以及不改變傳統(tǒng)陣列天線饋電網絡的前提下，實現(xiàn)單元方向

3、圖的偏轉;其二，可以利用陣列饋電網絡直接控制單元波束偏轉，此即單元方向圖的“自適應偏轉”。
　　其次，根據(jù)自適應天線單元及陣列原理設計了1×7單元的一維大角度掃描陣列天線。陣列天線單元基于微帶磁偶極子結構，具有雙相位中心。由于雙相位中心間距較近，饋電端口間的耦合較強，因此本文還引入了電路去耦的方法。仿真結果顯示加入去耦電路后，中心頻點處的耦合由-13dB降到-33dB以下，并且整個工作頻帶內的耦合小于-15dB。進一步，對設計的1

4、×7的相控陣天線陣列進行了加工和測試，其后端的饋電網絡可與傳統(tǒng)相控陣的饋電網絡相兼容。陣列天線的仿真和實測結果基本一致，實測結果顯示陣列可以在增益損失小于3dB的前提下，實現(xiàn)±70°范圍內的波束掃描。
　　最后，根據(jù)自適應天線單元及陣列原理設計了二維大角度掃描陣列天線。首先，設計了具有四相位中心的二維自適應天線單元，分析了其波束偏轉與各相位中心的饋電幅度和相位之間的關系，并以ψ=0°、30°、45°、60°、90°這五個面為例進行