超宽带相控阵天线研究
摘要：随着现代雷达、电子战系统的快速发展，对相控阵雷达的要求越来越高。具有超宽带，宽扫描角的相控阵天线成为发展趋势。由于传统的相控阵天线受天线单元带宽以及阵元间耦合效应的影响，很难进一步拓展其带宽。而基于阵元间互耦效应的宽带相控阵则反其道而行，通过加强阵元间的耦合来拓展天线阵的频带宽度。本文针对基于强耦合效应的天线阵列，对超宽带相控阵天线的研究背景，国内外的研究现状进行了介绍，并总结一些相控阵实现超宽带的技术手段。
关键词：超宽带；相控阵；耦合；
0 引言
目前，随着无线通信的迅速发展，不论是民用还是军用都对天线阵列提出了更高的要求。在民用无线通信中，对于多功能的要求越来越强烈，要求在同一个无线通信系统中可以覆盖可能多的功能与协议，而为了减少系统的体积与成本，希望可以用同一个天线口径达到覆盖这些协议的效果，因此天线需要具有超宽带特性，而同时需要具有阵列扫描特性以提高系统的容量和智能化水平。在雷达系统中相对带宽超过25%的天线被定义为超宽带天线，自从2002年美联邦通信委员会允许了超宽带民用化以来，国内外对超宽带天线的研究更是进入了一个蓬勃的发展时期，对数周期天线、锥面螺旋天线、加脊号角天线等是其研
究的热点。与此同时，由于微带天线体积小、成本低且易于集成在印刷电路板上，微带结构的超宽带天线更成为了热点中的热点，这类天线主要有蝶形天线、平面螺旋天线、Vivaldi天线等。
1 研究背景及意义
近几年，空间电磁环境越来越复杂，可以通过提高相控阵雷达的带宽性能使其具有很高的距离分辨率和低截获概率的能力，并且其抗干扰性能也将得到进一步的加强。这就使得宽带的相控阵天线阵列成为了一种发展趋势。传统情况下，宽带相控阵天线的设计都是选择宽带的单元通过合理的组阵形式实现。但是在天线阵列的设计过程中，如果不能很好地解决天线单元间的相互耦合，其性能将会受到很大的影响。
基于阵元间耦合效应的超宽带阵列天线技术，是近几年来发展起来的一种新型技术。经研究发现，加强阵元间的耦合效应给阵列带来一个明显变化：阵元的特性阻抗随频率变化会趋于缓和，这样就可以比较容易的得到较宽的阻抗带宽性能。由于这种结构的天线阵列具有阻抗带宽较宽、物理尺寸较小并且易于与载体共形的优点而越来越受到人们的关注。基于阵元间耦合效应的宽带相控阵是一种新型的宽带相控阵，其带宽不再受限于天线单元的带宽。由于天线阵元的紧密排列方法使得阵列的尺寸有了很大的减小，可以与飞机、导弹等载体共形。并且利用了天线单元间的耦合，不用避免了使用复杂的阵列解耦网络对天线阵元间的耦合进行分析，简化了天线阵列的结构。为了获得更好性能的相控阵天线，以适应日益复杂的电子对抗环境，有必要对这种利用阵元间耦合效应的超宽带天线阵列展开研究。
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