柱面共形裂缝阵天线的设计与仿真

在本天线阵列中，出于对阵列工作频率带宽的考虑，每一线源被划分成四根等长的短线源，而每部分的短线源与其平行排布的12根其它短线源组成的子阵后，再通过一个一到四的波导功分网络来组合到一块。由于阵面在轴向实行了幅度加权，因此各个子阵的辐射的功率并不都相同。为了满足幅度分布，该功分网络针对子阵的四个出口的功分比分别为0.144、0.356、0.356和0.144（或-8.416dB、-4.486dB、-4.486dB和-8.416dB）。

(b) Q面电性能设计

Q面电性能设计为共形阵列的设计重点，即耦合阵列设计是天线设计重点，通过耦合阵列的设计来补偿空间相位差。馈电波导耦合缝的位置和耦合强度决定了呈圆弧排列的线源在Q面的口径分布。因Q面各线源不在空间同一平面位置所造成的相位差如图4所示。

这样的相位差必需进行补偿，否则该面波束会出现凹陷，如果我们假设面阵在弧向方向的幅度按照均匀方式分布，其方向图如图5所示。

其空间相位差补偿后的方向图如图6所示。由图可见，通过馈电波导进行相位补偿后Q面方向图与原预期方向图基本一致。即方向图主瓣宽度为5.1°，副瓣电平－13.3dB左右，满足对波束宽度和副瓣电平的指标要求。

图4 空间相位差

图5 未补相时的Q面方向图

图6 补相后的Q面方向图

相位补偿的方案设计

在柱面共形阵的设计中，文献[4]给出了一种相位补偿的设计方法，其耦合波导采用行波阵，利用缝在宽波导内的上下偏置引起π相移，偏置的大小以及缝的倾角同时控制相移和幅度。在设计时必须适当选取辐射缝所处位置到假想平口面的相位与耦合波导中每个辐射波导的相位，使其剩余相位差较小的情况下，用斜缝的位置来补偿这一相位差，设计比较复杂繁琐，并且仿真验证时发现，这种补偿方式对辐射波导的两端口所引起的相位并不一致。