低剖面紧耦合超宽带阵列天线设计

随着多功能、一体化电子信息装备的快速发展,对超宽带阵列天线的需求也愈加迫切.机载、舰载等平台对载荷的重量、尺寸等往往有较为严格的限制,低剖面、轻量化超宽带相控阵天线的设计可以有效解决平台限制与多功能需求之间的矛盾.本文提出了一种基于紧耦合偶极子天线单元的低剖面、轻量化超宽带阵列天线设计方案,该天线采用寄生偶极子匹配层和频率选择表面(frequency selective surface,FSS)匹配层代替传统的介质宽角阻抗匹配层,在实现宽角扫描的同时还能有效减小天线重量.通过电磁仿真优化,该阵列天线单元可以实现6∶1的工作带宽,剖面高度小于低频的十分之一波长;E面±60°扫描满足电压驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)≤3,H面±45°扫描满足VSWR≤3.5.为了验证所设计阵列天线的性能,加工了规模大小为16×16的原理样机进行实测,测量结果与仿真结果基本吻合.

基于新型宽带同轴的超短波双极化TCDA设计

为解决在VHF和UHF频段内的紧耦合偶极子阵列(tightly coupled dipole array, TCDA)天线馈电网络设计困难、不利于工程化的问题,提出一款采用新型宽带同轴馈电的具有低剖面、双极化特点的TCDA天线设计方案.该天线采用双偶极子单元结构,由二阶Wilkinson功分器和新型宽带同轴巴伦共同组成馈电网络,接地短路枝节抑制E面共模谐振,频率选择表面(frequency selective surface, FSS)层抑制H面扫描失配.通过ADS-HFSS联合进行高效的电磁仿真,结果表明,该TCDA在110~500 MHz内电压驻波比(voltage standing wave ratio, VSWR)典型值<2,±45°扫描角度VSWR典型值<2.5,剖面高度小于0.1λ_(l ow).该天线具有剖面低、易于全金属化的特点,为超短波频段TCDA的工程实际化提供了一种可靠的方法.

高极化隔离的平面超宽带双极化相控阵

紧耦合偶极子天线通常使用传统的非平衡馈电,这会导致同轴线外侧出现高频电流,很难同时实现宽带匹配和高极化隔离。因此本文研究了将不平衡的同轴直接馈电方式改进为巴伦耦合式的平衡馈电,采用面对面结构来引入馈电内导体与开路枝节之间的耦合。这显著改善了巴伦的输出平衡,导致不同极化模式的端口之间高度隔离。并对此展开无限大阵列仿真设计。以Active VSWR<3为限,该天线实现了边射时5.6:1的工作带宽,带内极化隔离度基本大于35dB,并在E、H面扫描时分别实现了60°、45°的扫描角度。