趙宏亮

（甘肅長風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070）

1 概述

為了提高雷達的抗干擾能力，改善現(xiàn)役低分辨率雷達抗干擾能力低的缺陷，通過將現(xiàn)有雷達進行雙極化改進以增加雷達對目標極化域特征的提取，完善雷達在現(xiàn)有體制情況下的目標識別功能，增強雷達對目標的識別能力和對抗角反射體的能力，提高雷達對抗箔條干擾和有源干擾的能力。

2 設(shè)計目標

為了提高雷達抗干擾能力，在現(xiàn)有單極化倒卡天線基礎(chǔ)上提出雙極化倒卡天線技術(shù)（要求對抗干擾成功率大于80%以上）。雙極化倒卡天線可以在水平極化和垂直極化域連續(xù)變極化，通過改變極化方式來應(yīng)對不同樣式的干擾，增強雷達導(dǎo)引頭目標檢測、目標識別、抗干擾、反輻射、反隱身等能力，提高導(dǎo)彈在復(fù)雜電磁環(huán)境下的的突防能力；使用目標的極化信息，為雷達識別岸艦提供新的途徑，具有非常大的潛在市場需求。

雙極化倒卡天線為適應(yīng)變極化的特點，并且保留倒卡天線技術(shù)的成熟性和對現(xiàn)有雷達改動最小。要求雙極化倒卡天線，上下布局，即上下各是一部完整的天線系統(tǒng)，由各自的主、副反射體和饋源構(gòu)成。對現(xiàn)有雷達天線改進后天線增益損失很小，副瓣變化小，天線方向圖、波束寬度等指標可以維持在原有水平。

3 雙極化倒卡天線技術(shù)及設(shè)計

3.1 雙極化倒卡天線技術(shù)

倒卡天線是反射面天線的一種，主反射面和副反射面采用特殊材料敷以金屬絲和金屬網(wǎng)制成，它將入射于反射面上的電磁波按設(shè)計進行反射（如圖1所示）。

雙極化倒卡天線技術(shù)是把兩個倒卡天線通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙地組合在一起，而且兩個倒卡天線的極化方向相互垂直正交，完成天線結(jié)構(gòu)和電性能的一體化設(shè)計。

3.2 雙極化倒卡天線組成

雙極化倒卡天線是在單極化倒卡天線的基礎(chǔ)上研制而成的新型天線形式。極化方式為水平極化和垂直極化，上天線為垂直極化天線，下天線為水平極化天線。

雙極化倒卡天線由主反射體 （共用極化扭轉(zhuǎn)板）、副反射體（兩組拋物面）、水平饋源、垂直饋源、天線底座等組成。

3.3 雙極化倒卡天線副反射體設(shè)計

1）雙極化倒卡天線口徑計算，確定拋物面直徑D0。根據(jù)總體給定天線增益G值，計算拋物面直徑D0可按下式：

2）雙極化倒卡天線主反射面直徑D1的確定（如圖2所示）。假定總體要求主反射面的搜索電角為±2θ，根據(jù)圖1的幾何關(guān)系可推導(dǎo)出搜索機械角為搜索電角的1/2，即搜索機械角為±θ。

圖1 倒卡天線原理示意圖

圖2 雙極化倒卡天線口徑計算示意圖

主反射面的直徑D1理論計算如下：

從上式可得知主反射面的直徑較天線口徑大，但在實際工程應(yīng)用中，為減少繞射效應(yīng)及后向輻射，主反射面的實際直徑比理論計算值稍大。根據(jù)工作經(jīng)驗一般取 D1=D0/COSθ+（6～15mm）。

3）雙極化倒卡天線拋物面焦距f的確定。由拋物面的焦距與口徑之比f/D0=i得f=i×D0(i=0.25～0.5)；根據(jù)多年實際工作經(jīng)驗，倒卡天線i?。?.35～0.45）。

4)雙極化倒卡天線副反射體設(shè)計。(1)根據(jù)天線口徑和焦距的確定，由拋物線方程X2+Y2=4fZ可得曲面方程。雙極化倒卡天線副反射面由拋物線X2=4fZ旋轉(zhuǎn)而成。（2）材料選用重量輕、剛性好、強度高、透波率高的六角蜂窩，正六邊形邊長根據(jù)工作經(jīng)驗推薦優(yōu)先選?。篕a波為3mm；Ku波為3.67mm；X波為5mm等。（3）拋物面中間夾襯厚度的確定。如果三層結(jié)構(gòu)的兩個表皮層的相對介電常數(shù)與厚度分別是εs、ds，夾心的相對介電常數(shù)是 εc，拋物面中間夾襯厚度就是：

（4）副反射面的布線（金屬絲）：拋物面內(nèi)表面嵌有波長是密間距（S=λ/8～λ/10）的金屬導(dǎo)線。 （5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，設(shè)計出雙極化倒卡天線副反射體結(jié)構(gòu)（如圖3所示）。

圖3 雙極化倒卡天線副反射體圖

3.4 雙極化天線主反射面的設(shè)計

1）材料選用。雙極化倒卡天線主反射體選用重量輕、剛性好、強度高、透波率高的六角蜂窩材料。

2）雙極化倒卡天線主反射體（極化扭轉(zhuǎn)板）理論。當極化扭轉(zhuǎn)板前表皮層中的平行導(dǎo)線（金屬絲）成45°嵌入時，入射波就被分解為與金屬導(dǎo)線平行和垂直的兩個等幅正交分量。入射于極化扭轉(zhuǎn)板的電場強度矢量E入可分解為兩個分量，分量E∥平行于金屬導(dǎo)線被柵網(wǎng)反射；而分量E⊥卻透過柵網(wǎng)繼續(xù)向前傳播，直到被金屬銅網(wǎng)反射而又回到柵網(wǎng)面處。柵網(wǎng)與金屬銅網(wǎng)的距離為λ/4。E⊥反與E⊥一去一來相位滯后180°，方向發(fā)生反轉(zhuǎn)，E⊥反與E∥合成E反，E反比E入扭轉(zhuǎn)了90°，電波極化由垂直極化變成了水平極化（如圖4所示）。

3）根據(jù)以上理論設(shè)計出雙極化倒卡天線主反射面（如圖5所示）。

圖4 雙極化倒卡天線主反射體原理圖

圖5 雙極化倒卡天線主反射體圖

3.5 雙極化倒卡天線主要技術(shù)指標

雙極化倒卡天線設(shè)計完全滿足雷達天線電性能要求，滿足雷達的搜索、跟蹤要求，滿足導(dǎo)彈在各種惡劣環(huán)境情況下的正常飛行和突防攻擊。

4 雙極化倒卡天線的先進性

經(jīng)過多次飛行試驗，雙極化倒卡天線雷達對抗箔條干擾的成功率從50%提高到90%以上，對抗角反射體的成功率從40%左右提高到80%以上。驗證和突出了雙極化倒卡天線在目標檢測能力、抗干擾能力、目標識別能力等方面的先進性。

5 結(jié)論

雙極化倒卡天線設(shè)計新穎、技術(shù)成熟、制造工藝穩(wěn)定、性價比高、經(jīng)濟效益良好，是目前國內(nèi)先進的雷達天線技術(shù)之一，值得推廣使用。