互耦对小间距天线阵增益影响的研究

• 作 者: 姚超军
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 阵列 超方向性 互耦 增益

高频超视距雷达工作在短波波段,信号的波长较大,为了保持一定的天线阵性能,天线阵尺寸通常也较大。为了减小天线阵的长度,可以采用小间距的超方向性阵列。然而,超方向阵列低效率和高灵敏度的特点,限制了实际应用。随着阵列间距的减少,天线阵阵元之间的互耦影响也将加剧,势必影响小间距天线阵的天线性能。由于补偿后所得的激励和理想激励往往有较大的差异,阵列的效率和增益就会发生改变。以往的研究中没有考虑受互耦影响激励变化所引起的增益改变。如果在综合过程中就加以考虑互耦的影响,合理利用互耦所引起的幅相的变化,有可能得到更好的综合性能。论文首先研究超方向性天线阵综合技术及其对阵列性能的影响。对超方向性阵列天线的基本原理进行了介绍,其对线阵的Schelkunoff单位圆综合法和Chebyshev-Dolph超方向性综合法作了详细的分析。为克服上述方法的局限性,随后提出了最优方向性综合法和可以方便控制主旁瓣形状和效率的超方向性数值综合方法。分析了不同方向图综合算法天线方向性、效率和稳定性的关系,并给出了一种具有较高效率的小间距阵列排布的确定方法。该排布的阵列可以比同尺寸均匀排布阵列获得更高的方向性系数和效率。矩量法是一种分析细线对称振子天线准确而有效的方法,运用矩量法对细线对称振子阵中阵元互耦效应进行了分析,分析了阵元互耦导致的输入阻抗幅相不一致和天线远场方向图的畸变影响。考虑到互耦的影响,提出互耦条件下阵列的综合方法,分析受互耦影响下为达到指定方向图,激励变化引起的效率和增益的改变,得出了效率改变的范围与阵列形式的关系。通过仿真实验,分析对称阵子天线阵列的高度,阵子分布对效率改变范围的影响。分析了不同激励下,尤其是超方向激励下,实际的增益改变量。实验证明,在指定方向图下考虑互耦的超方向激励比理想激励的阵列效率可能有所提高。考虑互耦对增益的影响,合理选择阵列的形式,将有助于提高阵列的性能。