共形寬帶六元無(wú)源定位相控陣天線(xiàn)的研究

1 引言

基于電視發(fā)射信號和調頻廣播發(fā)射信號的無(wú)源定位系統由于其具有節約能源、隱蔽、反隱身目標和抗低空突防等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已從理論研究走向實(shí)際應用。對于機動(dòng)型的無(wú)源定位系統，它的天線(xiàn)應該和工作艙做成一體，免架拆。這樣不僅增加了機動(dòng)性也增加了隱蔽性，即使從外形也無(wú)法識別。

對于調頻和調頻以下的電視頻段，它的工作波長(cháng)從3米到7米，而工作艙由于受到運輸條件限制（寬度要求，高度要求），受到工作條件限制（艙不能太窄），能留給天線(xiàn)陣的空間不是很多。希望在長(cháng)7.8米、高2.7米、厚0.3米的空間做一個(gè)六元水平極化相控陣。每個(gè)單元所占空間為高2.7米、寬 1.3米、厚0.3米。寬1.3米安裝縫天線(xiàn)比較合適，對于水平極化，它在方位面有較寬的波束寬度，有利于方位面覆蓋。長(cháng)度方向2.7米有些欠缺，不夠低端頻率的半個(gè)波長(cháng)。

2 盒縫天線(xiàn)

盒縫天線(xiàn)結構如圖1所示，高2.7米、寬 1.3米、厚0.3米，縫寬0.1米,雙線(xiàn)饋電。

圖2給出該天線(xiàn)在45MHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖，因為平面寬度有限，0.195波長(cháng), E面三分貝寬度160°，幾乎成了全向天線(xiàn)，縫的長(cháng)度不夠半個(gè)波長(cháng)，0.39波長(cháng)， H面三分貝寬度81°。

圖1 盒縫天線(xiàn)結構

圖3給出該天線(xiàn)在108MHz時(shí)的E面和H面輻射方向圖，平面寬度0.468波長(cháng), E面三分貝寬度126°，縫的長(cháng)度接近一個(gè)波長(cháng)，0.936波長(cháng)，H面三分貝寬度52°。

a

b

圖2 盒縫天線(xiàn)45MHz時(shí)的輻射方向圖 a E面，b H面

a

b

圖3 盒縫天線(xiàn)108MHz時(shí)的輻射方向圖 a E面，b H面

圖4為該盒縫天線(xiàn)實(shí)測的電壓駐波比曲線(xiàn)。超過(guò)80%帶寬電壓駐波比小于5。

圖4 盒縫天線(xiàn)實(shí)測的VSWR

3 組陣情況

六個(gè)這種盒縫天線(xiàn)水平方向排列，由六根電纜送入六個(gè)接收通道，經(jīng)A/D變換做數字波束。圖5給出45Mhz時(shí)天線(xiàn)陣波束覆蓋情況，a為方位面，b為考慮地面后的俯仰面（設為理想地面）。幅度沒(méi)有加權，相位加權，方位面三個(gè)波束可覆蓋120°，俯仰面覆蓋超過(guò)40°。圖6給出108Mhz時(shí)天線(xiàn)陣波束覆蓋情況，a為方位面，b為考慮地面后的俯仰面（設為理想地面）。幅度按-30dB切比雪夫分布加權，相位加權，方位面五個(gè)波束基本可覆蓋120°，還可以再增加波束。俯仰面覆蓋基本可達40°。尾瓣也比較好。

所述輻射方向圖為仿真結果。

（a）方位面

（b）俯仰面（考慮地面）

圖5 45MHz波束覆蓋

（a）方位面

（b）俯仰面（考慮地面）

圖6 108MHz覆蓋

4 結論

本文研究了基于調頻及調頻以下電視頻段無(wú)源定位系統中相控陣天線(xiàn)和工作艙做成一體的情況，提出了用盒縫天線(xiàn)作為相控陣天線(xiàn)的單元，給出了單個(gè)盒縫天線(xiàn)的輻射場(chǎng)形和實(shí)測的電壓駐波比，給出了組陣后的波束掃描情況和垂直覆蓋情況。由于較好地解決了天線(xiàn)共形問(wèn)題，在滿(mǎn)足天線(xiàn)波束覆蓋的情況下，提高了無(wú)源定位系統的機動(dòng)性，安全性。