相控阵天线宽角宽带扫描特性研究

比较了几种常规的相控阵天线宽角扫描匹配方法,简要地叙述了相控阵天线盲点效应的产生机理,分析了带Ｈ面寄生杆复合振子幅射元的阵列环境辐射特性。结果表明,该辐射元不仅能消除扫描盲点,而且能改善宽角扫描性能,并将该研究成果应用于工程项目,实现了宽频带,宽扫描角的有源低副瓣相控阵天线。     

相控阵天线宽角宽带扫描特性研究

比较了几种常规的相控阵天线宽角扫描匹配方法,简述了相控阵天线盲点效应的产生机理,分析了带Ｈ面寄生杆复合振子幅射元的阵列环境辐射特性,结果表明,该辐射元不仅能消除扫描盲点,而且能改善宽角扫描性能,并将该研究成果应用于工程项目,实现了宽频带、宽扫描角的有源低副瓣相控阵天线。     

X 波段宽带宽角扫描相控阵天线的设计

设计了一种X波段宽带宽角扫描相控阵雷达系统的小型阵列天线,该天线采用Vivaldi 天线做为阵列单元。在考虑阵列单元间的互耦效应下,仿真设计了9*9 小型阵列天线,使该阵列天线在相对带宽达40%下的有源驻波系数小于2,其有源单元方向图E面、H面的波瓣宽度分别达到120度、110度以上。对9*9天线阵的实物进行了加工与测试,测试结果说明了该阵列天线具有良好的宽带宽角扫描特性。因该天线结构简单,重量轻,在相控阵雷达天线中有很大的应用价值。     

一种宽带宽角扫描相控阵天线的设计

给出了一种宽带不等间距相控阵天线的设计方法,利用该方法实现4.5个倍频内对方向图栅瓣的抑制和±30°波束扫描.文中首先从理论上分析了不等间距阵列的宽带特性,然后对以微带Vivaldi天线为辐射单元的16单元不等间距阵进行了仿真设计,最后对不等间距阵列天线进行了加工实测,实测结果与仿真结果一致,验证了设计方法的正确性.     

新型Ka频段宽角扫描圆极化相控阵天线

提出了一种新型的Ka频段圆极化相控阵天线。天线单元以单馈电开槽贴片天线为基础实现圆极化,通过微带贴片表面加载介质和辅助辐射器,展宽了天线波束宽度并优化了单元轴比。以该天线为阵列单元,采用顺序旋转布阵技术优化得到的2×2子阵,其辐射方向图具有良好的旋转对称性,由该子阵扩展形成的相控阵天线,有效地实现了圆极化宽角扫描特性。以8×8矩形阵列为例,仿真分析了此类二维相控阵天线波束扫描过程中的方向图和极化特性。研究结果表明,天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描,扫描范围内天线增益波动和轴比均小于3 dB,同时该天线具有低剖面（高度尺寸为0.08λ0,λ0为空气介质波长）、结构简单、易于加工和集成等特点,非常适合小型化或一体化相控阵天线系统应用。     

宽带宽角扫描相控阵天线

带平衡器（Ｂａｌｕｎ）的直臂振子辐射元在Ｅ面扫描时出现扫描盲点已由理论和实验得到证明［１，２］。本文研究盲点的消除，用矩量法（ＭＭ法）计算了包括平衡支杆效应的直臂振子的５×３个辐射元的小面阵的中心振子的阵波瓣。计算结果证实Ｅ面阵波瓣在出现栅瓣前出现明显的凹点，即出现扫描盲点。计算还表明若在辐射无间加高度为ｈ的Ｈ面寄生杆，则可控制Ｅ面阵波瓣的凹点的值。当ｈ／λ＜０．２５将可减弱或消除盲点现象。而当ｈ／λ≈０．１４可在扫描域内消除盲点，且有最小输入阻抗的扰动。７×７个辐射元小面阵实验结果表明当取ｈ／λ０＝０．１３时在１６．７％频带内Ｅ面±６０°扫描的中心辐射元的有源阻抗的电压驻波比（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ）小于２．０；在Ｅ面±６０°扫描和Ｈ面±５０°扫描的扫描域内，Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ≤２．２，其中９５％Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ≤２．０，而当ｈ／λ０＝０时Ｅ面扫描大于４８°时Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ≤５     

宽角域扫描及多波束反射面天线

本文介绍导轴旋转抛物面天线。这种天线可在锥面或平面上实现宽角域扫描或形成多波束。本文研究选择参数和利用补偿副反射面消减乃至消除各波束的慧形象差的方法。     

平面相控阵天线极限扫描空域分析

基于平面相控阵天线单元间距由设定的扫描空域中不出现栅瓣条件确定，分析了在选定矩形栅格和三角形栅格的阵列单元间距后，平面相控阵天线的极限扫描空域，揭示了相控阵天线尚未被充分利用的扫描资源。     

基于混合电磁超材料的宽角扫描相控阵天线

本文提出了一种新颖的基于混合电磁超材料的小型化低成本宽角扫描相控阵天线.通过在介质谐振器上加载电磁超表面,引入额外的容性加载,实现了一种新型的小型化混合电磁超材料辐射体结构(电尺寸仅为0.39λ₀×0.27λ₀×0.09λ₀).同时,由于混合电磁超表面的小型化和周期特性,阵间距缩短为0.40λ₀,增大了波束的扫描范围.此外,混合超材料辐射体中嵌入的空气孔和地板上开设的T形槽,能够提高阵元间的隔离度.基于混合电磁超材料、紧间距布阵和去耦设计,对一个五元宽角扫描线阵进行了设计与测试.该阵列各端口的-10 dB阻抗带宽均大于3.30～3.80 GHz(14.1%),带内隔离度均优于13 dB,最大辐射增益10.1 dBi,主波瓣扫描范围为[-81°,84°],3 dB波束宽度覆盖范围为[-111°,105°].该阵列具有小型化、宽带宽、宽扫描范围以及低成本的优点,适用于低成本、高可靠性和智能化的无线通信应用.     

一种宽波束相控阵天线单元

对于宽角扫描相控阵天线,天线单元的宽波束特性是保证相控阵天线宽角扫描的前提条件。该文介绍了一种在E面和H面都具有宽波束特性的U形贴片相控阵天线单元。用腔模理论分析了该天线单元,并用HFSS8.0仿真软件对该天线单元进行了有效的优化。对加工的天线单元作了测试,结果显示测试值与仿真值吻合较好。实测波束宽度在E面和H面都达到110°,验证了该天线单元的宽波束特性,说明其适用于二维宽角扫描相控阵天线。     

一种双波束同步扫描相控阵天线的设计

详细介绍了一个具有双波束同步扫描功能相控阵天线的工作原理、设计方法及其实测结果,该天线为平面相控阵形式,工作频率为150～260 MHz,水平极化,增益大于28 dBi,同时具有方位低副瓣和俯仰余割赋形的特点。     

一种低成本星载宽角扫描相控阵天线设计

设计了一种工作于X频段的星载圆极化相控阵天线。相控阵天线单元的馈电探针与连接器进行了一体化设计,消除了焊点,提高了阵面的可靠性;同时阵列单元周围加载金属腔体结构,降低了单元间的耦合,展宽了天线波束,提高了阵列的扫描增益;阵面为全金属结构,可实现相控阵的均温性与内部热量的辐射,阵面自身具有较强的空间抗辐照能力,同时也能对相控阵内部的有源器件提供良好的辐照屏蔽。相控阵有源组件和合成网络采用瓦片架构,具有轻量化和低剖面的特点。所设计相控阵天线具有±60°宽角扫描能力和4%的工作带宽。     

一种Ka频段高效率圆极化宽角扫描波导缝隙相控阵天线

该文提出一种新型小尺寸、低剖面、"f"字型波导缝隙圆极化器,高度仅1/6波长,宽度约2/5波长.基于该圆极化器,设计了一种高效率、低剖面、圆极化脊波导缝隙线阵天线.为满足空间应用中对轻质、高效率、圆极化、±60°宽角扫描相控阵天线的需求,采用该线阵天线作为阵元设计、仿真并实现了16阵元Ka频段脊波导缝隙相控阵天线.仿真和实测结果表明,该相控阵天线可实现1维±60°宽角扫描.在扫描角范围内,相控阵天线的轴比小于4.1 dB,增益下降小于4.3 dB.在0°扫描角工作时,天线的实测增益为35.9 dBi,辐射效率接近85％.     

一种Ka频段高效率圆极化宽角扫描波导缝隙相控阵天线

该文提出一种新型小尺寸、低剖面、“f”字型波导缝隙圆极化器,高度仅1/6波长,宽度约2/5波长。基于该圆极化器,设计了一种高效率、低剖面、圆极化脊波导缝隙线阵天线。为满足空间应用中对轻质、高效率、圆极化、±60°宽角扫描相控阵天线的需求,采用该线阵天线作为阵元设计、仿真并实现了16阵元Ka频段脊波导缝隙相控阵天线。仿真和实测结果表明,该相控阵天线可实现1维±60°宽角扫描。在扫描角范围内,相控阵天线的轴比小于4.1 dB,增益下降小于4.3 dB。在0°扫描角工作时,天线的实测增益为35.9 dBi,辐射效率接近85%。     

基于电磁超表面的宽角扫描相控阵天线

提出了一种基于电磁超表面的宽角扫描相控阵天线设计。其工作频率为19.6～21.2 GHz,扫描角度为二维±60°,相控阵天线单元为介质加载的波导口形式。为改善该相控阵的宽角匹配和辐射特性,用基于PCB工艺的电磁超表面替换常规的介质锥匹配结构。相控阵天线单元的仿真结果表明,超表面相控阵天线的有源反射系数更低。小规模阵列辐射特性的仿真结果表明,在±60°扫描角度范围内,超表面相控阵的最低增益相比常规相控阵提升了0.6 dB。中等规模阵列辐射特性的实测结果表明,常规相控阵在0°方位面扫描到60°时,辐射方向图会发生较大变形,天线辐射增益明显下降,而超表面相控阵的方向图仍保持完好,天线增益下降明显改善。上述仿真和实测结果证明,电磁超表面技术在改善相控阵天线宽角扫描特性方面可以发挥重要作用。     

宽角域扫描及多波束反射面天线

本文介绍异轴旋转抛物面天线。这种天线可在锥面或平面上实现宽角域扫描或形成多波束。本文研究选择参数和利用补偿副反射面消减及至消除各波束的慧形象差的方法。     

一种三单元新型宽波束扫描电控无源阵列天线

通过电抗加载来控制方向图主瓣指向的天线称为电控无源阵列天线,简称ESPAR天线.提出了一种三单元H形缝隙耦合馈电贴片ESPAR相控阵天线,该天线通过分别改变加在两侧寄生辐射贴片馈电端的直流控制电压来改变相应的电抗加载值,从而使其实现宽波束扫描.给出了该天线的详细分析,以及电磁仿真结果,结果表明,该天线在H面上能实现-30°～30°的宽波束扫描.     

单脉冲相控阵天线波束宽度展宽方法研究

本文对单脉冲相控阵天线波束宽度展宽的四种方法进行了数学仿真和实验研究，并就这四种方法进行了比较，对它们的优缺点进行了分析，在此基础上将四个各自的应用范围进行了讨论。本文研究的四种流束 宽方法为；散焦法；外缘邻近零，π配相法；外缘单元零，π随机配相法；外缘单元π配相法。