毫米波段連續波雷達天線隔離度設計

王永華 趙迎超

(西安電子工程研究所 西安 710100)

0 引言

連續波雷達具有發射功率小，電子對抗能力強，距離分辨率高等優點，得到了廣泛應用，特別是在極近程雷達測試領域得到了大量應用。在連續波雷達各項指標中，收發通道隔離度是一個十分重要的參數，若隔離度不夠，會削弱雷達威力大大降低雷達作用距離，嚴重時會造成接收通道信號飽和，雷達系統無法工作[1]。提高收發通道隔離度的傳統措施有:加大收發天線距離間隔，可以十分有效的提高雷達收發通道的隔離度，但在一些需要緊湊結構的雷達系統應用方面，無法使用;收發天線錯落布陣，對提高收發天線間隔離度作用有限;收發天線間加裝金屬擋板可以提高收發天線間隔離度，但是金屬檔板太高時對天線方向圖影響比較大;在接收通道對耦合信號進行中頻對消一般可以提高隔離度－30dB左右，但成本比較高。本文設計的收發天線波束寬度較寬，天線間距只有3個波長左右，不采取隔離措施時，天線隔離度只有－44dB左右。通過對收發天線間電磁耦合通道的分析，收發天線間電磁耦合主要有金屬框架和天線罩同電磁波感應產生的表面波，以及收發天線副瓣產生的空間電磁耦合等。為了提高天線間隔離度，采用了天線罩與天線結構一體化設計，天線罩采用低介電常數材料，降低天線罩表面波[2]，天線間加裝扼流槽遏制金屬表面表面波傳輸[3]，天線框架貼吸波材料，收發天線分別安裝具有遏制特定頻率電流傳輸的微波光子晶體結構等措施[4－5]，收發天線間隔離達到 －85dB。

綜上，Corvis ST對兒童CCT的測量重復性高，本研究中發現Corvis ST與SS-1000 OCT測量CCT的差異有一定的臨床意義，雖然二者之間具有良好的一致性，在臨床應用時應該考慮到兩者之間的差異，不宜互相替代。Corvis ST通過1次檢查即能獲得多個參數的優勢可能在兒童眼病的診療方面有一定幫助。

1 收發天線耦合路徑分析

對于連續波雷達，收發天線間隔離度是關鍵指標，它決定了雷達系統的性能。本文設計的接收天線為單脈沖天線，發射天線為喇叭天線，收發天線間距為3個中心頻點波長，安裝在金屬框架內，由天線罩密封。收發天線波束寬度比較寬，副瓣不到－10dB，由此帶來收發天線間電磁波空間強耦合;天線罩離收發天線只有1/4波長的間距，在距離上屬于天線近場區，天線罩激勵起比較強的表面波電流;收發天線共用一個金屬框架，當電磁波到達金屬框架時，框架表面與電磁波產生感應，生成表面波電流，同時框架表面反射電磁波形成很強的多徑反射。通過以上分析可知，本文所設計的毫米波段連續波雷達天線隔離度在沒有采取隔離措施的情況下很差，在多徑反射的影響下收發天線方向圖也會產生嚴重的惡化。

針對上述耦合路徑，本文提出了一系列對應的解決辦法。

2 提高收發天線隔離方法分析

2.1 扼流槽的設計

本文設計的收發天線安裝在同一個金屬框架內，當發射天線輻射微波能量時金屬框架表面會感應產生相應的表面波電流，當接收天線接收到金屬框架表面傳輸來的表面波電流時，大大惡化了收發天線間的隔離度。扼流槽是一種可以阻止特定頻率微波電流傳輸的結構，它的結構形式為在金屬表面開一個深度約為中心頻率1/4波長，寬度適中的空氣槽，當表面波電流流經扼流槽時，使得電流被阻止通過，從而提高了收發天線間的隔離度。扼流槽結構示意如圖1。

了收發天線間的隔離;一部分通過金屬表面的反射形成多徑反射，惡化了天線方向圖。在金屬框架表面安裝微波吸波材料可以有效減少金屬表面的表面波電流與金屬表面反射形成的多徑反射，改善天線隔離度與方向圖。在HFSS仿真軟件中建立微波吸波材料吸波性能的驗證模型，通過仿真計算，加裝微波吸波材料，改善了天線方向圖，提高收發天線間隔離度15dB。仿真模型，計算結果如圖7、圖8所示。

當天線安裝在金屬框架內時，天線收發的微波能量一部分與框架產生感應生成表面波電流，惡化

為驗證使用上述隔離措施后天線收發隔離度的改善，在HFSS仿真軟件中建立兩個計算模型，一個模型沒采取隔離措施，一個模型采用上述隔離措施。圖9為加隔離措施的收發天線結構。

金屬表面的阻抗比較低，在金屬表面加裝特殊的結構形式形成高阻抗結構以阻止微波表面波電流在金屬表面的流動，可以提高收發通道間隔離度。微波光子晶體結構就是這樣一種結構形式[4]，在微波敷銅板材料上通過腐蝕和金屬化通孔工藝，形成如圖5的結構，它屬于一種LC諧振電路，在諧振頻點具有很高的表面阻抗。優化微波光子晶體結構尺寸，可以在需要的頻帶范圍內形成高阻抗特性，等效于一個表面波濾波器。在HFSS仿真軟件中，建立一個驗證微波光子晶體結構提高天線隔離度的模型，通過優化它的結構參數，與沒有采取隔離措施的情況相比，收發天線間隔離度提高了16dB，計算結果見圖5、圖6。

2.2 具有高阻特性的微波光子晶體設計

圖1 扼流槽示意圖

圖2 扼流槽等效電路原理圖

圖3 驗證模型

圖4 驗證模型計算結果

在HFSS仿真軟件中建立一個驗證扼流槽效果模型，通過優化扼流槽結構，收發天線隔離度可以提高13dB，模型結構與計算結果見圖3、圖4。

2.3 微波吸波材料改善天線性能的作用

扼流槽等效電路原理圖如圖2所示。在扼流槽模型中Z1=0，Zc為金屬面的理想傳輸特性阻抗，Zin為從扼流槽看過去的負載阻抗，Γ為反射系數，通過公式(1)與(2)，可以得出扼流槽為全反射結構，從而遏制表面波電流的傳輸。

圖5 微波光子晶體結構驗證模型

圖6 微波光子晶體結構濾波效果

實踐證明，長江河道采砂管理成功最重要的經驗就是實行政府行政首長負責制，建立了一系列的責任落實追究體系。這一系列措施的推行能進一步理順河道采砂管理體制，更好地在流域與區域之間形成職責明確、層層相扣、互相配合的良性運行機制。

圖7 加吸波材料后隔離效果

3 毫米波段連續波雷達天線設計

在進行二胡獨奏時，每個表演者都有獨特的演奏風格和藝術魅力，其中演奏習慣也是個人風格的一個重要組成部分。而在合奏練習中，個人的演奏習慣要適當取舍，在排練中要自覺遵守排練規則，聽從樂隊指揮的安排，自覺調整各聲部的音量和強弱，充分發揮二胡在樂隊中的作用，將個人融入樂隊當中，對于不合時宜或過于突出的演出習慣適當擯棄。如在翻樂譜時要和樂隊保持高度一致，在休止階段注意弓子的擺放位置，盡量保持畫面的統一，不分散觀眾視線。

收發天線仿真計算結果如下:圖10為加隔離措施前后接收天線中心頻點方向圖仿真計算結果，圖

稻田淡水龍蝦是水產養殖業中的珍品，近年來成為水產養殖業新的發展點，為水產養殖業的發展注入了新的動力。這種養殖模式一方面能充分利用多方面資源，另一方面能實現龍蝦養殖目標。此外，與其他的龍蝦養殖模式相比，該項養殖模式的投入成本較低，盈利時間較長，對龍蝦養殖行業和水稻種植業的發展都發揮了很大的推動作用，不僅保障了水稻的產量，而且增加了水稻養殖業的收入，大大提高了這兩個行業的社會效益、經濟效益和生態效益。因此，大力推進稻田淡水龍蝦養殖行業的發展很有必要。

圖8 吸波材料改善天線方向圖

圖9 加隔離措施收發天線結構圖

11為加隔離措施前后收發天線間隔離度仿真計算結果。

圖10 加隔離措施前后接收天線方向圖

加隔離措施對收發天線駐波、天線增益影響比較小;鋪設吸波材料減少了金屬框架產生的多徑反射，改善了天線方向圖如圖，10所示;本文采用扼流槽技術、高表面阻抗微波光子晶體技術、鋪設毫米波吸波材料等方法改善收發天線隔離，與未采取隔離措施的情況相比，提高收發天線隔離度40dB，如圖11所示。

圖11 加隔離措施前后收發天線間隔離度

4 結論

通過對連續波雷達天線隔離指標的分析，收發天線間主要的耦合通道有:由高副瓣引起的電磁波空間耦合，金屬框架感應電磁波引起的表面波，天線罩產生的表面波等。本文采用相應隔離措施，收發天線間隔離達到－85dB以下。

[1]林昌祿.天線工程手冊[M].北京:電子工業出版社，2002.

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