高增益空间功率合成天线的研究

馈源阵列的示意图

3、计算结果

本文用FEKO软件对上述的三副天线进行计算，喇叭馈源部分用矩量法求解，抛物柱面反射板部分用物理光学方法求解，在保证计算准确度的同时，节省计算机内存容量和计算时间。三种馈源喇叭单元的驻波比如图4所示，扇形喇叭，角锥喇叭和功分喇叭的驻波比在工作频带内均小于1.3，三种喇叭的匹配性能良好。三副天线的E面方向性图如图5所示，H面方向性图如图6所示，三副天线的增益、半功率角、口径利用效率如表II所示。

从增益来看，由于天线二张开了天线一的E面扇形喇叭的H面口径，天线二的H面口径较大，故天线二的增益比天线一的增益高出2dB，这证明了在相同的喇叭路数情况下，用角锥喇叭线阵作为馈源比扇形喇叭线阵作为馈源的抛物柱面天线具有更高的增益。从口面利用效率来看，由于天线二张开了扇形喇叭的H面口径，口面场变得更加不均匀，天线二的口面利用效率下降到68.9%;虽然天线三张开了扇形喇叭的H面口径，但由于金属劈对口面场的分隔作用，口面场变得更加均匀，天线的口面利用效率提升到77%，所以在相同的口径尺寸情况下，天线三比天线二的增益高0.5dB。从波束覆盖范围来看，由于天线增益的提高，天线三和天线二的半功率角都比天线一的更窄。从方向性图来看，天线二的馈源阵元间距大于

，H面方向性图在43度方向出现栅瓣，引起空间功率合成天线在非干扰方向出现大功率泄漏，天线三采用功分喇叭线阵作为馈源，克服了角锥喇叭线阵产生栅瓣的缺点，空间功率合成无大功率泄漏。

　　图4 喇叭单元的驻波比

　　图5 偏馈抛物柱面天线的E面方向性图

　　图6 偏馈抛物柱面天线的H面方向性图

表II  偏馈抛物柱面天线的主要性能对比

4、结论

本文研究了分别用E面扇形喇叭线阵，角锥喇叭线阵，功分喇叭线阵作为馈源的偏馈抛物柱面空间功率合成天线。在喇叭路数相同的情况下，角锥喇叭线阵作馈源的抛物柱面天线增益比E面扇形喇叭线阵作馈源的增益更高，但口径利用效率下降，波束覆盖范围变窄，当角锥喇叭线阵的阵元间距过大时天线的H面方向性图出现栅瓣。与角锥喇叭线阵作馈源的抛物柱面天线相比，功分喇叭线阵作馈源的天线口面场分布更均匀，能克方向性图出现栅瓣的缺点，口径利用效率提高。在不增加喇叭路数(不增加大功率功放成本)的情况下，实现更高的空间功率合成天线增益的较好方法是采用功分喇叭线阵作馈源。