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設計彈載共形遙測天線
來源:本站整理  作者:佚名  2013-02-09 08:15:16

    摘要:設計了一種彈載微帶天線,該天線與彈體曲面共形,加上天線罩所凸出的曲面高度不超過8 mm,不僅不影響彈體的動力學特性,而且也不損傷彈體的機械強度。該天線具有較高的增益(8.4 dBi)仿真方向圖與實測方向圖吻合良好,且在整個工作頻段內輻射特性穩定,非常適合作為彈載引信、遙測天線。

    無線電遙測是導彈系統測試的重要手段,在導彈的研制和發射試驗中發揮著越來越重要的作用。而天線作為遙測系統的重要組成部分,其性能好壞直接影響著整個遙測系統的工作性能。所以人們對遙測天線的要求也越來越高,以盡可能地為評估導彈性能和分析故障提供精確的依據。導彈在飛行過程中姿態變化大,運動速度快,天線單元必須采用易于共形的輻射單元。過去常采用的振子天線已無法滿足外形要求。而微帶天線具有體積小、重量輕、低剖面、易與載體共形等特點,無論在結構上還是在性能上都有很多優勢,非常適合在導彈等高速飛行器上應用。

 

    本文結合實際需求,研究設計了一種彈載共形微帶天線。該天線與彈體表面共形,不影響彈體的空氣動力學特性,并對其進行了性能仿真和試驗研究。

 

1天線設計

    本文研究的共形微帶天線,其工作波長及尺寸遠小于所要共形的導彈載體半徑,所以載體表面的曲率對天線單元性能的影響非常小。因此天線單元的設計可以采用一般平面微帶天線設計理論和公式。但當貼片單元組成一個天線陣列并與曲面共形時,其反射系數和方向圖還是會發生一定的變化,輻射特性也變得復雜。為了在陣列設計時計人曲面的影響,使用基于有限積分的“ST Microwave studio”電磁仿真軟件對天線進行仿真和參數優化設計。

 

    天線主要技術指標要求如下:

    (1)天線工作頻率:f0±20 MHz;

    (2)天線駐波比:VSWR≤  1.5 ;

    (3)天線增益:Gain≥ 8 dBi ;

(4)極化方式:線極化。

 

1.1微帶天線單元設計

    本文采用的微帶天線由接地層、介質層、貼片層和防護罩層組成。微帶輻射單元結構如圖1所示,微帶天線通過饋電方向的兩個邊緣進行輻射,單元阻抗由中到邊緣逐漸變大。采用開槽的形式,把饋線深人貼片天線內部,通過調整饋線插人深度,使饋線與貼片單元達到良好的阻抗匹配。

 

1.1.1介質基板的確定

    在進行微帶貼片天線單元設計時,需首先做好介質基片材料(介電常數E;和介質損耗正切角tanδ)的選擇及厚度h.的確定,它們直接影響微帶天線的尺寸、重量、方向性、頻帶等性能。

 

    值得指出的一點是,在安裝空間受限以及低剖面要求的彈載應用場合,增加介質基片厚度h可以展寬天線帶寬,但基片厚度過大則會引起表面波的明顯激勵,表面波達到基片邊沿時產生反射散射,導致沃線增益下降,交叉極化增大,輻射效率降低。因此要綜合考慮確定。

 

    根據天線的技術指標要求,設計過程中貼片層和接地層都采用厚度t=0.018 mm的銅箔,介質層采用介電常數εr=6、厚度h=1.0 mm、損耗正切tanδ≤  0.001的微波復合介質。

 

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關鍵詞:彈載天線

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