低成本風廓線雷達相控陣天線設計

王永華 趙迎超

(西安電子工程研究所 西安 710100)

0 引言

在現代生產生活中，災害性氣象影響巨大，對其進行監測是非常必要的，風廓線雷達是近年重點發展的一種氣象監測雷達［1］所示，它利用大氣湍流對電磁波的散射作用，對大氣風場等物理量進行探測，主要用于高空大氣風廓線的監測。風廓線雷達天線經歷了從反射面天線到相控陣天線的發展，以實現對大氣風廓線變化的快速監測［2］。現代風廓線雷達相控陣天線波束掃描要求，在兩個相互正交的方向上和鉛垂方向對大氣風廓線進行測量，鉛垂波束與偏離波束的交角為16°，天線波束效果如圖1所示。為實現風廓線天線波束掃描特性，一般要求(無源或有源)采用分布式饋電來實現陣列波束掃描，每個輻射單元(或線陣)都連接一個移相器(或T/R組件)，天線陣列結構復雜，成本高昂。本文通過開關、移相器、功分器相結合，設計出一種結構簡單，低成本的相控陣天線波束控制網絡［3］;同時天線線陣采用微帶駐波陣形式［4-5］，簡化了輻射單元間連接結構，兩種方法相結合降低了風廓線雷達天線成本與結構復雜度。

1 風廓線天線設計

風廓線天線主要由波束控制系統，輻射陣面組成。波束控制系統通過對移相器狀態的改變，使得每一個輻射單元得到相應的饋電相位，形成所需要的陣列波束。輻射陣面由兩維正交的駐波陣線陣組成，采用微帶駐波陣線陣形式，減少了輻射單元間連接電纜，簡化了天線結構。……