柱面共形裂缝阵天线的设计与仿真解析
栏目:公司新闻 发布时间:2026-02-06 12:27:06

  波导裂缝阵天线容易控制口径面上的幅度分布和相位分布,口径面的利用效率高,体积小,剖面低,重量轻,在雷达和微波通信系统中获得了广泛的应用。但越来越多的要求需要天线与平台载体共形,这就对裂缝阵天线提出了更高的要求。柱面共形阵中需补偿从圆柱面上各辐射源到设计想的平口面的路程差在平口面上引起的非线的圆柱上,弧宽约10的阵面路程差在等效平口面引起的最大相差达260,通过计算标明,若不补偿,天线主瓣会裂头,因此必须对此进行设计,补偿其相位差。

  在本天线阵列中,出于对阵列工作频率带宽的考虑,每一线源被划分成四根等长的短线源,而每部分的短线根其它短线源组成的子阵后,再通过一个一到四的波导功分网络来组合到一块。由于阵面在轴向实行了幅度加权,因此各个子阵的辐射的功率并不都相同。为了满足幅度分布,该功分网络针对子阵的四个出口的功分比分别为0.144、0.356、0.356和0.144(或-8.416dB、-4.486dB、-4.486dB和-8.416dB)。

  在柱面共形阵的设计中,文献[4]给出了一种相位补偿的设计方法,其耦合波导采用行波阵,利用缝在宽波导内的上下偏置引起相移,偏置的大小以及缝的倾角同时控制相移和幅度。在设计时必须适当选取辐射缝所处位置到假想平口面的相位与耦合波导中每个辐射波导的相位,使其剩余相位差较小的情况下,用斜缝的位置来补偿这一相位差,设计比较复杂繁琐,并且仿真验证时发现,这种补偿方式对辐射波导的两端口所引起的相位并不一致。

  ,满足同相分布,中间馈电给辐射波导。辐射波导上开纵向缝隙,采用驻波阵,通过纵向缝隙离耦合隙缝的距离来控制所需相位,P面幅度分布通过在辐射波导靠近隙缝的地方加感性膜片来实现。

  ,为了验证理论的正确性,通过建如图7所示模型进行仿真,每个辐射隙缝相对耦合隙缝的间距为

  ,n取1,2,3,对d进行参数化扫描,在馈电缝左右各取一个缝看近场相位,即可看出d与相位的关系,考虑一般性均取中间缝。仿线 建模

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  利用模型的对称性,建模时只需建立一半结构,即可利用对称性完成仿线根辐射波导和两根馈电波导组成。辐射波导之间都有扼流槽,每根辐射波导上都有68个左右的辐射缝隙。天线阵被分成I、II两个子阵,两个馈电波导分别位于两个子阵中。每根馈电波导上都有对应于辐射波导的12个馈电缝隙,金属膜片与馈电缝隙相对应。

  可以看出,天线dB,P面副瓣电平:-22.1dB,波束宽度为0.6;Q面副瓣电平-13.3dB,波束宽度为5.6。仿真结果和理论设计取得了较好的一致。4、结论

  该天线采用了一种新的相位控制的技术,补偿了由于柱面缝隙阵射线路程长度不等所引起的相位差,实现了Q面共形设计,通过CST商业仿真软件仿真验证了方案的正确性,为共形阵列天线的设计又提供了一种新的方案选择。仿真结果表明,天线达到了所需的指标要求,其主要技术指标有:P面半功率波束宽度:0.6,P面副瓣电平:-22dB,Q面半功率波束宽度:5~6,Q面副瓣电平:-12dB左右,增益大于37.7dB,与理论设计非常吻合。