一種提高幅相一致性抗干擾天線單元及抗干擾陣列天線

陳智達，彭順全

（廣東盛路通信科技股份有限公司，廣東 佛山 528100）

0 引言

抗干擾陣列天線對天線單元的要求比單天線系統要高[1]。同時，受體積要求的制約，單元天線系統和陣列天線在布局上也有較為顯著的差異，單元天線系統中，天線單元往往居中放置，性能優越；一旦應用在陣列天線上，天線單元居邊緣放置，致使增益指標和不圓度指標惡化嚴重。此外，天線單元的表面激勵會引起較強的表面波，多個同頻天線單元的耦合疊加，使得陣列天線的增益下降，性能無法滿足衛星抗干擾系統的要求[2-3]。

就自適應天線而言，對于天線單元選擇，不僅要滿足傳統領域里系統提出的頻帶、增益、駐波比、極化等性能指標要求，而且還要使各個陣元間的耦合盡可能的小，保證各陣元的幅度和相位一致[4]。隨著衛星天線系統的發展，陣列天線的體積不斷壓縮，對天線單元的幅度一致、相位一致、低仰角增益等都具有更高的要求。傳統的天線單元設計思路已經無法滿足衛星陣列天線系統的發展要求。

針對現有技術中存在的缺陷，本文方案的目的在于提供一種幅相一致性好、抗干擾能力強的天線單元。

1 天線結構

如圖1、圖2 所示，一種提高幅相一致性抗干擾天線單元，其特征在于包括：金屬隔離圍框1、微帶天線2、功分移相饋電板3、天線襯板4 和同軸連接器5。其中，金屬隔離圍框1 為頂部開口、四周封閉的金屬框；微帶天線2 設置在金屬框內，微帶天線2 的四周與金屬框的內壁間留有間隙，微帶天線2 的頂部低于金屬框的頂部、形成高度差；功分移相饋電板3 設置在金屬框的底部內側；天線襯板4設置在金屬框的底部外側；同軸連接器5 固定在天線襯板4 上，并通過功分移相饋電板3 為微帶天線2 饋電。

微帶天線2 的介質基板為高頻板或陶瓷板，介電常數穩定。為進一步優化產品性能，微帶天線2 與金屬框之間的間隙大小，根據產品對阻抗頻率的要求不同而不同；微帶天線2 與金屬框之間的高度差，根據抗干擾系統的仰角要求不同而不同；至于具體的數值，可以通過實驗或經驗確定。

2 仿真結果及討論

圖1 本方案提供的天線單元結構示意圖

圖2 本方案提供的天線單元剖視圖

關于相位一致性，結合圖3、圖4、圖5、圖6 可知，本文提供的天線單元比傳統天線單元有明顯的改善。圖5 是本文提供的天線單元仿真相位方向圖，從圖5 可以看出，相位方向圖一致性不大于3°。圖6 是傳統天線的仿真相位方向圖，從圖6 可以看出，相位方向圖一致性大于6°。此外，結合圖5、圖6 可以得出傳統天線單元與本文提供的天線單元相位方向一致性對比表（見表1）。

從表1 可以看出：傳統天線單元在水平面Theta 穩定度在3.0°～5.4°，在垂直面Phi 穩定度在1.2°～7.2°；而本文提供的天線單元在水平面Theta 穩定度在0.4°～2.7°，在垂直面Phi 穩定度在0.1°～1.2°；性能遠優于傳統天線單元。

關于幅度一致性，傳統天線單元與本文提供的天線單元在幅度一致性上的仿真對比，如表2 所示。

從表2 可以看出，傳統天線單元幅度差值在0.1～0.15 dBi，本文提供的天線單元幅度差值在0.03～0.07 dBi，一致性遠優于傳統天線單元。

3 結論

圖3 傳統天線單元結構示意圖

圖4 本方案天線組陣結構示意圖

圖5 本方案提供的天線單元仿真相位方向圖

圖6 傳統天線單元仿真相位方向圖

表1 傳統天線單元與本文提供的天線單元相位方向一致性對比

表2 傳統天線單元與本文提供的天線單元幅度一致性仿真對比

本方案提出了一種提高幅相一致性抗干擾天線單元，包括金屬隔離圍框、微帶天線、功分移相饋電板、天線襯板和同軸連接器。本方案有效提高各天線單元幅度相位一致性的的性能指標，抗干擾性能有明顯改善，滿足抗干擾陣列天線三干擾系統下系統穩定定位的要求。