《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種全空域圓極化相控陣天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)
電子技術(shù)應(yīng)用
朱超
中國西南電子技術(shù)研究所
摘要: 針對(duì)全空域多目標(biāo)通信的應(yīng)用需求,,設(shè)計(jì)了一種具有32單元的圓極化半球面相控陣天線。為滿足低仰角目標(biāo)通信需求,,采用半球加圓柱的布陣方式,,通過詳細(xì)對(duì)比分析不同激活角域與單元增益下的陣列性能,,確定最優(yōu)的陣列設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明,,該天線從0°~90°掃描過程中,,天線增益大于13.8 dBi,增益波動(dòng)小于1.8 dB,,能夠適用于全空域多目標(biāo)通信的場合,。
中圖分類號(hào):TN82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234628
中文引用格式: 朱超. 一種全空域圓極化相控陣天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2024,,50(4):87-91.
英文引用格式: Zhu Chao. Design of a circular polarized spherical conformal phased array antenna[J]. Application of Electronic Technique,,2024,50(4):87-91.
Design of a circular polarized spherical conformal phased array antenna
Zhu Chao
Southwest China Institute of Electronic Technology
Abstract: To satisfy the future demand for multi-target tracking in hemispherical coverage, a 32-element circular polarized semi-spherical conformal phased array antenna is present in this paper. Hemispherical and cylinder configuration is adopted to meet the communication requirements at low elevation angel. Activate corner domain and different element distributions are compared in detail to decide the optimum performance. Simulated results show that the gain is higher than 13.8 dBi and the gain flatness is less than 1.8 dB within the scanning range of 0°~90°, which indicates this spherical phased array antenna can be applied in the occasions of multi-target tracking in hemispherical coverage.
Key words : hemispherical coverage,;multi-target tracking,;semi-spherical phased array

引言

傳統(tǒng)的反射面天線依靠機(jī)械伺服裝置來控制天線的波束指向,其實(shí)現(xiàn)波束掃描的時(shí)間較長,,往往難以跟蹤高速飛行的目標(biāo),,無法實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)同時(shí)通信的應(yīng)用需求。而相控陣天線通過開關(guān)控制每個(gè)天線單元的饋電相位從而實(shí)現(xiàn)波束掃描,,這大大提高了波束掃描的速度和靈活性。另外,,通過模擬多波束合成或數(shù)字多波束技術(shù),,相控陣天線能夠同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束快速捕獲和跟蹤多個(gè)目標(biāo),因此相控陣天線成為解決多目標(biāo)通信的一種有效途徑,。

傳統(tǒng)的相控陣天線大都采用平面陣列形式,,隨著掃描角度的增加,波束變寬,、增益降低,,其俯仰角覆蓋范圍一般在±60°之內(nèi)[1],。為實(shí)現(xiàn)全空域掃描,可以采用立體陣[2]的陣列形式,。立體布陣一般有兩種設(shè)計(jì)思路: 多面體陣列形式和賦型陣列形式[3-5],,多面體陣列形式采用多個(gè)平面陣拼接,如4面或5面拼陣方案,,每個(gè)面掃描一定范圍,,多個(gè)平面聯(lián)合作用實(shí)現(xiàn)全空域覆蓋;賦型陣列形式單元均勻分布在球面或柱面等立體表面,,依托立體的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)全空域覆蓋[6-9],。

但由于以上布陣方式在多個(gè)平面連接處存在不連續(xù)性,因此在跟蹤目標(biāo)時(shí)會(huì)出現(xiàn)波束切換的問題,,這對(duì)后端的信號(hào)處理提出了更高的要求,,增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。球面天線在各個(gè)角度進(jìn)行波束掃描時(shí)能夠保持波束增益幾乎不變,,因此該布局方式特別適用于需要大空域或者全空域波束掃描的場合[10-12],。另外,球形陣列天線的單元都位于球面上,,單元之間是連續(xù)排布,,因此波束掃描時(shí)不會(huì)出現(xiàn)波束切換的問題 [13-15]。

本文針對(duì)全空域多目標(biāo)通信的應(yīng)用需求,,采用半球面加柱面的半球面布陣形式,,實(shí)現(xiàn)對(duì)全空域范圍的波束覆蓋。為了獲得最佳的天線性能,,本文分析對(duì)比了不同激活角域,、不同單元增益下的天線陣列增益性能,依據(jù)優(yōu)化結(jié)果設(shè)計(jì)出合適的天線單元,,進(jìn)而得到一種最佳的全空域天線陣列形式,。


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作者信息:

朱超

(中國西南電子技術(shù)研究所,四川 成都 610036)


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