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1、第4期雷达科学与技术Vol.9No.42011年8月RadarScienceandTechnologyAugust20113一种Ka/Ku双波段双极化共口径阵列天线李昂(中国电子科技集团公司第三十八研究所,安徽合肥230088)摘要:由于运载能力及卫星平台的限制,星载雷达要求雷达天线具有重量轻、功耗低、体积小、效率高等特点,尤其是对天线口径面积限制较为苛刻,双频段天线要想适用于星载条件,就必须考虑全新的结构形式。介绍了一种适应于星载条件的Ka/Ku双波段双极化共口径阵列天线,其中Ku波段天线双极化工作、Ka波段天线单极化工作。Ku波段天线阵采用了具有两阶零点滤波性能的微带耦合
2、馈电辐射缝隙单元,这种天线单元具有易实现双极化、工作频带宽等优点。Ka波段天线阵采用侧馈微带帖片天线单元,其优点是易于实现与Ku波段天线共孔径。关键词:双极化;双波段;共口径;微带天线中图分类号:TN957.2;TN959.74文献标识码:A文章编号:167222337(2011)0420366204AKa/KuDual2BandDual2PolarizedShared2ApertureArrayLIAng(No.38ResearchInstituteofCETC,Hefei230088,China)Abstract:Ashared2aperturedual2banddual
3、2polarizedantennaarrayoperatinginKa/Kubandispresen2tedinthispaper.TheKubandantennaarrayoperateswithdual2polarizedpatternandtheKabandantennawithsingle2polarizedpattern.AnovelKubandbroadbandmicrostripcouplingfedcross2shapedslotantennaelementwithasecond2order2zerosfilterisdeveloped.Theproposed
4、Kubandantennaelementhaswidefre2quencybandandachievesdual2bandoperation.AkindofpatchantennaelementfedbymicrostriplineisusedintheKabandantennaarray,whichsharestheaperturewiththeKubandconveniently.Keywords:dual2polarization;dual2band;shared2aperture;microstripantenna互相影响、高工作频率天线单元馈线与单元辐射阻抗匹配等问
5、题。1引言随着各种用途运动平台雷达系统的发展,对2天线结构布局平台上雷达系统的功能要求越来越多、对雷达系统指标要求越来越高,往往同一个平台上需要布为了实现双频段共孔径,两个频段的天线单局多个频段的雷达。过去,地面雷达的常规做法元必须在立体空间分布,且天线单元形式要选择是每个雷达使用一个天线,但对于运动平台特别适当,使不同工作频率的天线单元互不遮蔽。通是对于星载雷达,为满足发射要求,空间位置十分过多种单元的形式对比,选择了低频段(Ku)双极有限。为解决这一矛盾,多频段共孔径天线设计化天线单元为微带线耦合馈电十字缝隙天线,并技术越来越受到重视,从而引起了天线工作者的且位于下层;而
6、高频段Ka波段天线单元选择了侧较大研究热情,发展出了多种形式。本文设计了馈微带贴片天线且位于上层。一种用于一维相扫的Ku/Ka双频段双极化共孔对于Ka波段,由于工作波长很短,扫描角度[1]径阵列天线,合理解决了两频段共孔径阵列天线的大小对共口径天线结构布局有很大的限制。设计中天线单元互相遮蔽、不同频率天线单元间如图1所示,本文介绍的天线由四层结构组成,最3收稿日期:2011204215;修回日期:20112052072011年第4期李昂:一种Ka/Ku双波段双极化共口径阵列天线367下一层是介质为泡沫、层厚度为5.08mm;第二层是Rogers6002、层双面覆铜板(图中介质
7、板1);下数第三层是Rogers5880单面覆铜板(图中介质板2)。最上层是ARLON公司的聚酰亚胺单面覆铜板介质。板间粘胶层的相对介电常数为2.9、厚度为0.1mm、损耗角正切小于0.002,符合航天环境应用;各介质层的介电常数见图1,接地板为铝材。图4Ka波段微带天线有四分之一阻抗变换段的微带线,如图5所示,根据文献[2]中宽辐射缝隙的等效电路,微带线与缝隙的电路可以等效为图6所示的两极带通滤波器网络。图1共口径天线层结构图1中介质板1的下表面为Ku波段天线馈电网络电路,如图2所示;上表面为Ku波段
