結(jié)合基片集成波導(dǎo)和波紋喇叭的混合式單脈沖饋源

1引言

差模跟蹤是一種高精度的自動跟蹤體制，它有著精度高、天線和差矛盾小等優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，傳統(tǒng)的多模自跟蹤差模提取技術(shù)通常利用圓波導(dǎo)差模耦合器來實(shí)現(xiàn)，而波形耦合器的設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵的技術(shù)。這種波導(dǎo)耦合器對加工精度的要求很高，目前在應(yīng)用較多的Ku或更低頻段上還可以滿足要求，但是如果到Ka甚至更高的頻段上，對設(shè)計(jì)和加工誤差的要求更高，往往很難得到令人滿意的結(jié)果。而一般的陣列天線方向圖等化性能差,很難進(jìn)行反射面的賦形。本文提出一種基于基片集成波導(dǎo)(SIW)技術(shù)的和差模提取方法，有效地降低了設(shè)計(jì)和加工的難度。SIW具有低剖面的平面結(jié)構(gòu)，可以與微帶，CPW等平面?zhèn)鬏斁€兼容，同時(shí)具有矩形波導(dǎo)和微帶線的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了較為廣泛的應(yīng)用。饋源由SIW的初級單脈沖輻射天線和多模喇叭組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由SIW的單脈沖比較器，縫隙輻射單元和多模波紋喇叭組成。下面首先簡要介紹采用SIW技術(shù)設(shè)計(jì)的初級單脈沖輻射器。

圖1單脈沖饋源結(jié)構(gòu)圖

2基片集成波導(dǎo)單脈沖初級輻射器

利用SIW來設(shè)計(jì)縫隙單脈沖這列天線，單脈沖比較器由四個(gè)定向耦合器連接90度延遲線構(gòu)成，這里我們利用偏置寬度構(gòu)成90度移相器，使得比較器的結(jié)構(gòu)更緊湊。連接四個(gè)SIW定向耦合器，構(gòu)成單脈沖比較網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。端口5、6、7和8接縫隙輻射單元，可以產(chǎn)生初級的單脈沖輻射信號，作為多模喇叭的激勵信號。

圖2SIW單脈沖比較器

比較器印制在高度為2mm，相對介電常數(shù)為2.65的介質(zhì)板上。用HFSS仿真的各端口幅度和相位特性如表一所示。在仿真時(shí)為了減少計(jì)算時(shí)間，按照文獻(xiàn)[5]方法把SIW等效為相同高度但具有不同寬度的矩形波導(dǎo)。由表一可以看出，最大幅度不平衡度為0.19dB,而最大相位不平衡度為6.9度。

表1單脈沖比較器幅度相位特(頻率：14.25GHz)

連接端口5、6、7和8的SIW縫隙輻射單元結(jié)構(gòu)及駐波特性如圖3所示，可以看出在14-14.5GHz范圍內(nèi)的駐波小于1.5。