结合基片集成波导和波纹喇叭的混合式单脉冲馈源

1引言

差模跟踪是一种高精度的自动跟踪体制，它有着精度高、天线和差矛盾小等优点。众所周知，传统的多模自跟踪差模提取技术通常利用圆波导差模耦合器来实现，而波形耦合器的设计是其关键的技术。这种波导耦合器对加工精度的要求很高，目前在应用较多的Ku或更低频段上还可以满足要求，但是如果到Ka甚至更高的频段上，对设计和加工误差的要求更高，往往很难得到令人满意的结果。而一般的阵列天线方向图等化性能差,很难进行反射面的赋形。本文提出一种基于基片集成波导(SIW)技术的和差模提取方法，有效地降低了设计和加工的难度。SIW具有低剖面的平面结构，可以与微带，CPW等平面传输线兼容，同时具有矩形波导和微带线的优点，因此获得了较为广泛的应用。馈源由SIW的初级单脉冲辐射天线和多模喇叭组成，其整体结构如图1所示。主要由SIW的单脉冲比较器，缝隙辐射单元和多模波纹喇叭组成。下面首先简要介绍采用SIW技术设计的初级单脉冲辐射器。

图1单脉冲馈源结构图

2基片集成波导单脉冲初级辐射器

利用SIW来设计缝隙单脉冲这列天线，单脉冲比较器由四个定向耦合器连接90度延迟线构成，这里我们利用偏置宽度构成90度移相器，使得比较器的结构更紧凑。连接四个SIW定向耦合器，构成单脉冲比较网络，如图2所示。端口5、6、7和8接缝隙辐射单元，可以产生初级的单脉冲辐射信号，作为多模喇叭的激励信号。

图2SIW单脉冲比较器

比较器印制在高度为2mm，相对介电常数为2.65的介质板上。用HFSS仿真的各端口幅度和相位特性如表一所示。在仿真时为了减少计算时间，按照文献[5]方法把SIW等效为相同高度但具有不同宽度的矩形波导。由表一可以看出，最大幅度不平衡度为0.19dB,而最大相位不平衡度为6.9度。

表1单脉冲比较器幅度相位特(频率：14.25GHz)

连接端口5、6、7和8的SIW缝隙辐射单元结构及驻波特性如图3所示，可以看出在14-14.5GHz范围内的驻波小于1.5。