柱面共形裂縫陣天線(xiàn)的設計與仿真

在本天線(xiàn)陣列中，出于對陣列工作頻率帶寬的考慮，每一線(xiàn)源被劃分成四根等長(cháng)的短線(xiàn)源，而每部分的短線(xiàn)源與其平行排布的12根其它短線(xiàn)源組成的子陣后，再通過(guò)一個(gè)一到四的波導功分網(wǎng)絡(luò )來(lái)組合到一塊。由于陣面在軸向實(shí)行了幅度加權，因此各個(gè)子陣的輻射的功率并不都相同。為了滿(mǎn)足幅度分布，該功分網(wǎng)絡(luò )針對子陣的四個(gè)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面電性能設計

Q面電性能設計為共形陣列的設計重點(diǎn)，即耦合陣列設計是天線(xiàn)設計重點(diǎn)，通過(guò)耦合陣列的設計來(lái)補償空間相位差。饋電波導耦合縫的位置和耦合強度決定了呈圓弧排列的線(xiàn)源在Q面的口徑分布。因Q面各線(xiàn)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)行補償，否則該面波束會(huì )出現凹陷，如果我們假設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。

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

圖4 空間相位差

圖5 未補相時(shí)的Q面方向圖

圖6 補相后的Q面方向圖

相位補償的方案設計

在柱面共形陣的設計中，文獻[4]給出了一種相位補償的設計方法，其耦合波導采用行波陣，利用縫在寬波導內的上下偏置引起π相移，偏置的大小以及縫的傾角同時(shí)控制相移和幅度。在設計時(shí)必須適當選取輻射縫所處位置到假想平口面的相位與耦合波導中每個(gè)輻射波導的相位，使其剩余相位差較小的情況下，用斜縫的位置來(lái)補償這一相位差，設計比較復雜繁瑣，并且仿真驗證時(shí)發(fā)現，這種補償方式對輻射波導的兩端口所引起的相位并不一致。