一種新型微波寬帶單脈沖天饋系統(tǒng)

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(tǒng)，包括和差比較器和槽線天線陣和寬帶功分器。國外對寬頻帶天線的研究比較早,實現(xiàn)寬頻帶的天線種類很多,但多用于相控陣天線陣或單波束天線陣,用于單脈沖方面的寬頻帶天線的報道很少。國內(nèi)對于寬頻帶天線的研究不僅發(fā)表很多文獻，而且已經(jīng)應(yīng)用于工程系統(tǒng)中。但用得較多的天線形式是雙臂螺旋線天線，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(tǒng)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(tǒng)。

本文用漸變槽線天線為單元構(gòu)成天線陣列以獲得較高的增益，以Lange耦合器為基本單元構(gòu)成和差比較器，從而構(gòu)成整個單脈沖天饋系統(tǒng)。

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，這個部件完成對接收到的微波信號的比較，所以又稱為單脈沖比較器（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確定目標相對于雷達天線視角的方位。為了克服波導結(jié)構(gòu)的缺點，本文采用平面的微帶結(jié)構(gòu)。典型的波導結(jié)構(gòu)單脈沖比較網(wǎng)絡(luò)用0°/1803dB 耦合器設(shè)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，由于延時器和3dB耦合器均會產(chǎn)生90°相位差，所以在相應(yīng)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用信號，實際中常將此端口加匹配負載，故稱為匹配端口。

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(jié)合90°延遲線組成微帶結(jié)構(gòu)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(shù)為10.2的介質(zhì)基片，通過仿真分析確定耦合器的線寬w，線間距離s，微帶饋線寬度w1等參數(shù)。圖3中線條較密集的部分為Lange耦合器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，屬于寬帶耦合器且結(jié)構(gòu)緊湊，共有4個端口，輸入的信號在直通端和耦合端等分輸出，中間的弧線為金屬跳線（bondwire），多采用很細的金絲制成。

圖3 和差比較器HFSS模型