功分器在馈电网络中的应用范文

本站小编为你精心准备了功分器在馈电网络中的应用参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

《电子科技》2014年第五期

1在大功率相控阵馈电网络中的应用

相控阵传统的馈电网络为一部发射机连接一个天线阵元，示意图如图2所示。在常规的相控阵设计中，栅瓣是不允许出现的，因为它限制了相控阵的性能，栅瓣峰值不出现在可见的条件［5］是。其中，d为阵元间距;θ为天线阵扫描角。可见，为使天线阵不出现栅瓣，阵元间距越小越好。但是，随着阵元间距的减小，天线阵元之间的互耦影响会越来越大。在图2传统的馈电模式中，天线阵的互耦影响会导致阵元阻抗特性变得不稳定，阵元天线驻波比增大，从而导致反射功率增大，有时会引起发射机无法正常工作，而只要有一路发射机无法正常工作整个相控阵就无法正常工作，所以在传统馈电模式下，相控阵的设计必须严格平衡栅瓣和互耦之间的关系，进行折中设计，有时会不得不降低相控阵天线的电气性能。。但在带有功分器的馈电模式中，天线阵互耦的影响会有所减弱。在图3中，天线互耦引起阵元天线阻抗不一致，从而隔离电阻R1、R2和R3上有电流通过，进而消耗功率。R1上消耗功率为天线1和天线2反向功率的差值的一半，R2上消耗功率为天线3和天线4的差值功率的一半，R3上消耗功率为天线1和天线2的合路端与天线3和天线4的合路端的反向功率的差值的一半。由式(3)可以看到，在带有功分器的馈电模式中，天线的反向功率有一部分被隔离电阻吸收，并且在发射机端口的总的发射功率是四路发射功率经过被隔离电阻吸收后又叠加在一起的，也就是说即便其中有一路发射功率过大，但是经过隔离电阻吸收以及和其他几路叠加后，其总反射功率还是有可能在发射机的可承受范围之内，仍然可以正常工作。即在传统馈电模式中，若有一路天线驻波比过大，其反射功率就会导致发射机无法正常工作;而在带有功分器的馈电模式中，若有一路天线驻波比过大，其他几路驻波比不超标，其总的反射功率可能还在发射机的承受范围之内，仍然可以正常工作。下面通过一个具体实例来验证上述理论，本文用FEKO电磁仿真软件对数值计算结果进行验证。

2模型试验

选取如图4所示的笼形折合振子天线作为相控阵的单元天线，其长度为6.528m，在20～29MHz频率范围内驻波比＜2，具体如图5所示。即为使天线阵扫描角达到60°而又不出现栅瓣，阵元间距不能超过6.896m，单元天线长度为6.528m，也就是说两两单元天线末端间距不能＞0.368m，从实际结构方面考虑，选取天线末端间距为0.2m，利用FEKO电磁仿真软件计算天线阵电气性能，计算得出:在频率为20MHz的时候，阵中4个单元天线按图6的顺序从左往右驻波比依次为2.59，1.27，1.63，1.52。可以发现，第一个单元天线的驻波比明显偏高，如果采用如图2所示的传统模式馈电，会导致发射机反射功率较大而无法正常工作，这种情况下为了正常工作能是牺牲天线阵电气性能，加大单元天线间距以减小天线间的耦合，付出的代价就是高频段会有栅瓣出现。如果采用如图3所示的带有功分器的馈电模式，利用式(2)可以计算得出天线阵在发射机端口的反射功率，假设总的发射功率为4kW，则4个端口的正向功率均为1kW，根据式(2)可以4个端口的反向功率依次为:0.44kW，0.12kW，0.24kW，0.21kW，根据式(3)，可以计算得出总的反射功率为0.8175kW，代入式(2)，可以算出天线阵在发射机端口的驻波比为s=1.51，此时发射机可以正常工作。可以看到，带有功分器的馈电网络相比较传统模式的馈电网络，天线阵在发射机端口有更好的阻抗特性，对天线阵元的互耦影响敏感度较小，因而对天线阵元间距有更大的调整空间，可以使天线阵拥有更好的波束扫描特性。

3结束语

本文介绍了功分器在相控阵馈电网络中的应用，与传统的一部发射机接一个阵元天线的馈电模式相比，其优点有:天线阵在发射机端口有更好的阻抗特性，改善了原传统模式中由于耦合严重可能导致的个别阵中单元天线阻抗失配严重从而使发射机无法正常工作的问题;使天线阵中单元天线的间距有更大的调整空间，使天线阵有更好的扫描特性，最后通过一个实例验证了此理论的正确性。

作者：弓永明刘浩鑫邱蕴单位：中国电波传播研究所青岛分所