一种提高幅相一致性抗干扰天线单元及抗干扰阵列天线

陈智达，彭顺全

（广东盛路通信科技股份有限公司，广东 佛山 528100）

0 引言

抗干扰阵列天线对天线单元的要求比单天线系统要高[1]。同时，受体积要求的制约，单元天线系统和阵列天线在布局上也有较为显著的差异，单元天线系统中，天线单元往往居中放置，性能优越；一旦应用在阵列天线上，天线单元居边缘放置，致使增益指标和不圆度指标恶化严重。此外，天线单元的表面激励会引起较强的表面波，多个同频天线单元的耦合叠加，使得阵列天线的增益下降，性能无法满足卫星抗干扰系统的要求[2-3]。

就自适应天线而言，对于天线单元选择，不仅要满足传统领域里系统提出的频带、增益、驻波比、极化等性能指标要求，而且还要使各个阵元间的耦合尽可能的小，保证各阵元的幅度和相位一致[4]。随着卫星天线系统的发展，阵列天线的体积不断压缩，对天线单元的幅度一致、相位一致、低仰角增益等都具有更高的要求。传统的天线单元设计思路已经无法满足卫星阵列天线系统的发展要求。

针对现有技术中存在的缺陷，本文方案的目的在于提供一种幅相一致性好、抗干扰能力强的天线单元。

1 天线结构

如图1、图2 所示，一种提高幅相一致性抗干扰天线单元，其特征在于包括：金属隔离围框1、微带天线2、功分移相馈电板3、天线衬板4 和同轴连接器5。其中，金属隔离围框1 为顶部开口、四周封闭的金属框；微带天线2 设置在金属框内，微带天线2 的四周与金属框的内壁间留有间隙，微带天线2 的顶部低于金属框的顶部、形成高度差；功分移相馈电板3 设置在金属框的底部内侧；天线衬板4设置在金属框的底部外侧；同轴连接器5 固定在天线衬板4 上，并通过功分移相馈电板3 为微带天线2 馈电。

微带天线2 的介质基板为高频板或陶瓷板，介电常数稳定。为进一步优化产品性能，微带天线2 与金属框之间的间隙大小，根据产品对阻抗频率的要求不同而不同；微带天线2 与金属框之间的高度差，根据抗干扰系统的仰角要求不同而不同；至于具体的数值，可以通过实验或经验确定。

2 仿真结果及讨论

图1 本方案提供的天线单元结构示意图

图2 本方案提供的天线单元剖视图

关于相位一致性，结合图3、图4、图5、图6 可知，本文提供的天线单元比传统天线单元有明显的改善。图5 是本文提供的天线单元仿真相位方向图，从图5 可以看出，相位方向图一致性不大于3°。图6 是传统天线的仿真相位方向图，从图6 可以看出，相位方向图一致性大于6°。此外，结合图5、图6 可以得出传统天线单元与本文提供的天线单元相位方向一致性对比表（见表1）。

从表1 可以看出：传统天线单元在水平面Theta 稳定度在3.0°～5.4°，在垂直面Phi 稳定度在1.2°～7.2°；而本文提供的天线单元在水平面Theta 稳定度在0.4°～2.7°，在垂直面Phi 稳定度在0.1°～1.2°；性能远优于传统天线单元。

关于幅度一致性，传统天线单元与本文提供的天线单元在幅度一致性上的仿真对比，如表2 所示。

从表2 可以看出，传统天线单元幅度差值在0.1～0.15 dBi，本文提供的天线单元幅度差值在0.03～0.07 dBi，一致性远优于传统天线单元。

3 结论

图3 传统天线单元结构示意图

图4 本方案天线组阵结构示意图

图5 本方案提供的天线单元仿真相位方向图

图6 传统天线单元仿真相位方向图

表1 传统天线单元与本文提供的天线单元相位方向一致性对比

表2 传统天线单元与本文提供的天线单元幅度一致性仿真对比

本方案提出了一种提高幅相一致性抗干扰天线单元，包括金属隔离围框、微带天线、功分移相馈电板、天线衬板和同轴连接器。本方案有效提高各天线单元幅度相位一致性的的性能指标，抗干扰性能有明显改善，满足抗干扰阵列天线三干扰系统下系统稳定定位的要求。