一種新型微波寬帶單脈沖天饋系統

1 引言

本文闡述了一種工作在C~X頻段的新型微波寬頻帶單脈沖天饋系統，包括和差比較器和槽線(xiàn)天線(xiàn)陣和寬帶功分器。國外對寬頻帶天線(xiàn)的研究比較早,實(shí)現寬頻帶的天線(xiàn)種類(lèi)很多,但多用于相控陣天線(xiàn)陣或單波束天線(xiàn)陣,用于單脈沖方面的寬頻帶天線(xiàn)的報道很少。國內對于寬頻帶天線(xiàn)的研究不僅發(fā)表很多文獻，而且已經(jīng)應用于工程系統中。但用得較多的天線(xiàn)形式是雙臂螺旋線(xiàn)天線(xiàn)，而且工作體制是寬波束低增益比相單脈沖。寬頻帶單脈沖高增益天饋系統的相關(guān)報道很少。本文提出了一種新型的寬頻帶單脈沖高增益的天饋系統。

本文用漸變槽線(xiàn)天線(xiàn)為單元構成天線(xiàn)陣列以獲得較高的增益，以L(fǎng)ange耦合器為基本單元構成和差比較器，從而構成整個(gè)單脈沖天饋系統。

2 和差比較器

單脈沖雷達的關(guān)鍵部件是射頻單脈沖處理器，這個(gè)部件完成對接收到的微波信號的比較，所以又稱(chēng)為單脈沖比較器（Monopulse Comparator）或和差比較器，如圖1所示。由和差比較器產(chǎn)生的方位差信號和俯仰差信號能用來(lái)確定目標相對于雷達天線(xiàn)視角的方位。為了克服波導結構的缺點(diǎn)，本文采用平面的微帶結構。典型的波導結構單脈沖比較網(wǎng)絡(luò )用0°/1803dB 耦合器設計而成，如圖2所示。當四路信號分別從輸入端口1、2、3、4同相輸入時(shí)，由于延時(shí)器和3dB耦合器均會(huì )產(chǎn)生90°相位差，所以在相應的輸出端口產(chǎn)生由這四路信號共同作用的和差信號。圖2中的端口5即為和端口，端口6、7分別形成俯仰差信號和方位差信號，而端口8形成的信號在此處為無(wú)用信號，實(shí)際中常將此端口加匹配負載，故稱(chēng)為匹配端口。

圖1 和差比較器

圖2 和差比較器原理圖

本文采用了Lange耦合器結合90°延遲線(xiàn)組成微帶結構的單脈沖比較器，其HFSS模型如圖3所示，1、2、3、4端口為輸入端口，5、6、7、8端口為輸出端口。采用介電常數為10.2的介質(zhì)基片，通過(guò)仿真分析確定耦合器的線(xiàn)寬w，線(xiàn)間距離s，微帶饋線(xiàn)寬度w1等參數。圖3中線(xiàn)條較密集的部分為L(cháng)ange耦合器，其結構如圖4所示，屬于寬帶耦合器且結構緊湊，共有4個(gè)端口，輸入的信號在直通端和耦合端等分輸出，中間的弧線(xiàn)為金屬跳線(xiàn)（bondwire），多采用很細的金絲制成。

圖3 和差比較器HFSS模型