柱面共形裂縫陣天線的設(shè)計(jì)與仿真

在本天線陣列中，出于對陣列工作頻率帶寬的考慮，每一線源被劃分成四根等長的短線源，而每部分的短線源與其平行排布的12根其它短線源組成的子陣后，再通過一個一到四的波導(dǎo)功分網(wǎng)絡(luò)來組合到一塊。由于陣面在軸向?qū)嵭辛朔燃訖?quán)，因此各個子陣的輻射的功率并不都相同。為了滿足幅度分布，該功分網(wǎng)絡(luò)針對子陣的四個出口的功分比分別為0.144、0.356、0.356和0.144（或-8.416dB、-4.486dB、-4.486dB和-8.416dB）。

(b) Q面電性能設(shè)計(jì)

Q面電性能設(shè)計(jì)為共形陣列的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，即耦合陣列設(shè)計(jì)是天線設(shè)計(jì)重點(diǎn)，通過耦合陣列的設(shè)計(jì)來補(bǔ)償空間相位差。饋電波導(dǎo)耦合縫的位置和耦合強(qiáng)度決定了呈圓弧排列的線源在Q面的口徑分布。因Q面各線源不在空間同一平面位置所造成的相位差如圖4所示。

這樣的相位差必需進(jìn)行補(bǔ)償，否則該面波束會出現(xiàn)凹陷，如果我們假設(shè)面陣在弧向方向的幅度按照均勻方式分布，其方向圖如圖5所示。

其空間相位差補(bǔ)償后的方向圖如圖6所示。由圖可見，通過饋電波導(dǎo)進(jìn)行相位補(bǔ)償后Q面方向圖與原預(yù)期方向圖基本一致。即方向圖主瓣寬度為5.1°，副瓣電平－13.3dB左右，滿足對波束寬度和副瓣電平的指標(biāo)要求。

圖4 空間相位差

圖5 未補(bǔ)相時的Q面方向圖

圖6 補(bǔ)相后的Q面方向圖

相位補(bǔ)償?shù)姆桨冈O(shè)計(jì)

在柱面共形陣的設(shè)計(jì)中，文獻(xiàn)[4]給出了一種相位補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方法，其耦合波導(dǎo)采用行波陣，利用縫在寬波導(dǎo)內(nèi)的上下偏置引起π相移，偏置的大小以及縫的傾角同時控制相移和幅度。在設(shè)計(jì)時必須適當(dāng)選取輻射縫所處位置到假想平口面的相位與耦合波導(dǎo)中每個輻射波導(dǎo)的相位，使其剩余相位差較小的情況下，用斜縫的位置來補(bǔ)償這一相位差，設(shè)計(jì)比較復(fù)雜繁瑣，并且仿真驗(yàn)證時發(fā)現(xiàn)，這種補(bǔ)償方式對輻射波導(dǎo)的兩端口所引起的相位并不一致。