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P波段瞬态极化雷达收发天线阵列设计解析
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2017-11-09
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1 引言
瞬态极化新体制雷达对于提高雷达系统在复杂战场环境中的探测性能和感知能力以及在抗干扰、反隐身、反低空突防等方面具有极其重要的军事价值。其主要功能是探测雷达目标的极化散射特性，同时测得目标的极化散射矩阵的4个参数，避免了传统的分时极化测量体制固有的测量精度差、补偿校准复杂的缺陷，因而为准确测量运动目标的极化散射矩阵提供了技术保证。
2 收发天线阵列概述
从系统功能的要求出发，天线阵列必须是两套独立的线极化天线阵，向外辐射信号和接收目标回波信号的时候必须保证足够的增益和良好的方向性能，同时具有良好的收发隔离度和极化隔离度，天线增益期望值为15dB，方向图3dB宽度要求不超过25度。为减小地面反射及环境杂波影响，系统要求天线具有较低的副瓣。
3 收发天线阵列设计
3.1 天线单元设计
本文采取八木天线组阵来实现工程设计要求。并用配有U型平衡变换器的折合振子做馈电振子，其结构如图1所示。
图1 七元八木天线结构
3.2 天线阵列设计
天线阵的辐射是干涉现象的特例，辐射特性取决于阵元的类型、数目、排列方式以及各阵元的馈电等因素。另外，在天线阵中，由于各阵元相距较近，阵中任意两元之间都有较强的场的相互作用即为互耦，互耦会使辐射场和方向图产生变化。
3.2.1 相邻阵元的互耦分析
由于天线结构的复杂性，互耦的计算也会非常麻烦，但使用HFSS计算分析相邻单元的互耦会比较方便。图2显示了相邻天线单元共线排列和平行排列的互耦分析结果。
瞬态极化新体制雷达对于提高雷达系统在复杂战场环境中的探测性能和感知能力以及在抗干扰、反隐身、反低空突防等方面具有极其重要的军事价值。其主要功能是探测雷达目标的极化散射特性，同时测得目标的极化散射矩阵的4个参数，避免了传统的分时极化测量体制固有的测量精度差、补偿校准复杂的缺陷，因而为准确测量运动目标的极化散射矩阵提供了技术保证。
2 收发天线阵列概述
从系统功能的要求出发，天线阵列必须是两套独立的线极化天线阵，向外辐射信号和接收目标回波信号的时候必须保证足够的增益和良好的方向性能，同时具有良好的收发隔离度和极化隔离度，天线增益期望值为15dB，方向图3dB宽度要求不超过25度。为减小地面反射及环境杂波影响，系统要求天线具有较低的副瓣。
3 收发天线阵列设计
3.1 天线单元设计
本文采取八木天线组阵来实现工程设计要求。并用配有U型平衡变换器的折合振子做馈电振子，其结构如图1所示。
图1 七元八木天线结构
3.2 天线阵列设计
天线阵的辐射是干涉现象的特例，辐射特性取决于阵元的类型、数目、排列方式以及各阵元的馈电等因素。另外，在天线阵中，由于各阵元相距较近，阵中任意两元之间都有较强的场的相互作用即为互耦，互耦会使辐射场和方向图产生变化。
3.2.1 相邻阵元的互耦分析
由于天线结构的复杂性，互耦的计算也会非常麻烦，但使用HFSS计算分析相邻单元的互耦会比较方便。图2显示了相邻天线单元共线排列和平行排列的互耦分析结果。
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