共形宽带六元无源定位相控阵天线的研究

1 引言

基于电视发射信号和调频广播发射信号的无源定位系统由于其具有节约能源、隐蔽、反隐身目标和抗低空突防等优点，近年来已从理论研究走向实际应用。对于机动型的无源定位系统，它的天线应该和工作舱做成一体，免架拆。这样不仅增加了机动性也增加了隐蔽性，即使从外形也无法识别。

对于调频和调频以下的电视频段，它的工作波长从3米到7米，而工作舱由于受到运输条件限制（宽度要求，高度要求），受到工作条件限制（舱不能太窄），能留给天线阵的空间不是很多。希望在长7.8米、高2.7米、厚0.3米的空间做一个六元水平极化相控阵。每个单元所占空间为高2.7米、宽 1.3米、厚0.3米。宽1.3米安装缝天线比较合适，对于水平极化，它在方位面有较宽的波束宽度，有利于方位面覆盖。长度方向2.7米有些欠缺，不够低端频率的半个波长。

2 盒缝天线

盒缝天线结构如图1所示，高2.7米、宽 1.3米、厚0.3米，缝宽0.1米,双线馈电。

图2给出该天线在45MHz时的E面和H面辐射方向图，因为平面宽度有限，0.195波长, E面三分贝宽度160°，几乎成了全向天线，缝的长度不够半个波长，0.39波长， H面三分贝宽度81°。

图1 盒缝天线结构

图3给出该天线在108MHz时的E面和H面辐射方向图，平面宽度0.468波长, E面三分贝宽度126°，缝的长度接近一个波长，0.936波长，H面三分贝宽度52°。

a

b

图2 盒缝天线45MHz时的辐射方向图 a E面，b H面

a

b

图3 盒缝天线108MHz时的辐射方向图 a E面，b H面

图4为该盒缝天线实测的电压驻波比曲线。超过80%带宽电压驻波比小于5。

图4 盒缝天线实测的VSWR

3 组阵情况

六个这种盒缝天线水平方向排列，由六根电缆送入六个接收通道，经A/D变换做数字波束。图5给出45Mhz时天线阵波束覆盖情况，a为方位面，b为考虑地面后的俯仰面（设为理想地面）。幅度没有加权，相位加权，方位面三个波束可覆盖120°，俯仰面覆盖超过40°。图6给出108Mhz时天线阵波束覆盖情况，a为方位面，b为考虑地面后的俯仰面（设为理想地面）。幅度按-30dB切比雪夫分布加权，相位加权，方位面五个波束基本可覆盖120°，还可以再增加波束。俯仰面覆盖基本可达40°。尾瓣也比较好。

所述辐射方向图为仿真结果。

（a）方位面

（b）俯仰面（考虑地面）

图5 45MHz波束覆盖

（a）方位面

（b）俯仰面（考虑地面）

图6 108MHz覆盖

4 结论

本文研究了基于调频及调频以下电视频段无源定位系统中相控阵天线和工作舱做成一体的情况，提出了用盒缝天线作为相控阵天线的单元，给出了单个盒缝天线的辐射场形和实测的电压驻波比，给出了组阵后的波束扫描情况和垂直覆盖情况。由于较好地解决了天线共形问题，在满足天线波束覆盖的情况下，提高了无源定位系统的机动性，安全性。