陳智達(dá)，彭順全

（廣東盛路通信科技股份有限公司，廣東 佛山 528100）

0 引言

抗干擾陣列天線對天線單元的要求比單天線系統(tǒng)要高[1]。同時，受體積要求的制約，單元天線系統(tǒng)和陣列天線在布局上也有較為顯著的差異，單元天線系統(tǒng)中，天線單元往往居中放置，性能優(yōu)越；一旦應(yīng)用在陣列天線上，天線單元居邊緣放置，致使增益指標(biāo)和不圓度指標(biāo)惡化嚴(yán)重。此外，天線單元的表面激勵會引起較強的表面波，多個同頻天線單元的耦合疊加，使得陣列天線的增益下降，性能無法滿足衛(wèi)星抗干擾系統(tǒng)的要求[2-3]。

就自適應(yīng)天線而言，對于天線單元選擇，不僅要滿足傳統(tǒng)領(lǐng)域里系統(tǒng)提出的頻帶、增益、駐波比、極化等性能指標(biāo)要求，而且還要使各個陣元間的耦合盡可能的小，保證各陣元的幅度和相位一致[4]。隨著衛(wèi)星天線系統(tǒng)的發(fā)展，陣列天線的體積不斷壓縮，對天線單元的幅度一致、相位一致、低仰角增益等都具有更高的要求。傳統(tǒng)的天線單元設(shè)計思路已經(jīng)無法滿足衛(wèi)星陣列天線系統(tǒng)的發(fā)展要求。

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本文方案的目的在于提供一種幅相一致性好、抗干擾能力強的天線單元。

1 天線結(jié)構(gòu)

如圖1、圖2 所示，一種提高幅相一致性抗干擾天線單元，其特征在于包括：金屬隔離圍框1、微帶天線2、功分移相饋電板3、天線襯板4 和同軸連接器5。其中，金屬隔離圍框1 為頂部開口、四周封閉的金屬框；微帶天線2 設(shè)置在金屬框內(nèi)，微帶天線2 的四周與金屬框的內(nèi)壁間留有間隙，微帶天線2 的頂部低于金屬框的頂部、形成高度差；功分移相饋電板3 設(shè)置在金屬框的底部內(nèi)側(cè)；天線襯板4設(shè)置在金屬框的底部外側(cè)；同軸連接器5 固定在天線襯板4 上，并通過功分移相饋電板3 為微帶天線2 饋電。

微帶天線2 的介質(zhì)基板為高頻板或陶瓷板，介電常數(shù)穩(wěn)定。為進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品性能，微帶天線2 與金屬框之間的間隙大小，根據(jù)產(chǎn)品對阻抗頻率的要求不同而不同；微帶天線2 與金屬框之間的高度差，根據(jù)抗干擾系統(tǒng)的仰角要求不同而不同；至于具體的數(shù)值，可以通過實驗或經(jīng)驗確定。

2 仿真結(jié)果及討論

圖1 本方案提供的天線單元結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 本方案提供的天線單元剖視圖

關(guān)于相位一致性，結(jié)合圖3、圖4、圖5、圖6 可知，本文提供的天線單元比傳統(tǒng)天線單元有明顯的改善。圖5 是本文提供的天線單元仿真相位方向圖，從圖5 可以看出，相位方向圖一致性不大于3°。圖6 是傳統(tǒng)天線的仿真相位方向圖，從圖6 可以看出，相位方向圖一致性大于6°。此外，結(jié)合圖5、圖6 可以得出傳統(tǒng)天線單元與本文提供的天線單元相位方向一致性對比表（見表1）。

從表1 可以看出：傳統(tǒng)天線單元在水平面Theta 穩(wěn)定度在3.0°～5.4°，在垂直面Phi 穩(wěn)定度在1.2°～7.2°；而本文提供的天線單元在水平面Theta 穩(wěn)定度在0.4°～2.7°，在垂直面Phi 穩(wěn)定度在0.1°～1.2°；性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)天線單元。

關(guān)于幅度一致性，傳統(tǒng)天線單元與本文提供的天線單元在幅度一致性上的仿真對比，如表2 所示。

從表2 可以看出，傳統(tǒng)天線單元幅度差值在0.1～0.15 dBi，本文提供的天線單元幅度差值在0.03～0.07 dBi，一致性遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)天線單元。

3 結(jié)論

圖3 傳統(tǒng)天線單元結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 本方案天線組陣結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 本方案提供的天線單元仿真相位方向圖

圖6 傳統(tǒng)天線單元仿真相位方向圖

表1 傳統(tǒng)天線單元與本文提供的天線單元相位方向一致性對比

表2 傳統(tǒng)天線單元與本文提供的天線單元幅度一致性仿真對比

本方案提出了一種提高幅相一致性抗干擾天線單元，包括金屬隔離圍框、微帶天線、功分移相饋電板、天線襯板和同軸連接器。本方案有效提高各天線單元幅度相位一致性的的性能指標(biāo)，抗干擾性能有明顯改善，滿足抗干擾陣列天線三干擾系統(tǒng)下系統(tǒng)穩(wěn)定定位的要求。