共面单脉冲双频段阵列天线研究

Dual mode compound guidance system has many advantages, such as long distance, high-precision and high hit probability ,which has wide application foreground and becomes the precision-guided weapon development orientation in future. Compound monopulse dual-frequency antenna array is the key component and decides the performance of dual mode guidance system. Now the co-aperture monopulse dual-frequency antenna array is rarely studied .The innovation of our research topic is to realize a new co-aperture monopulse dual frequency antenna array with a novel side-feeding method and a new compact antenna ,which at the same time uses an advanced feeding network to decrease the higher-order mode effect .Our research group has studied and manufactured two types of monopulse dual-frequency antenna array, which are applying for defence patents .Now based on the study beforehand ,with our more innovative idea we believe a research production of international advanced level will be obtained ,which can provide technical reserve for related research on dual mode compound guidance system in future .

多模复合制导系统具有作用距离远、制导精度高、命中概率高等优点,得到愈来愈广泛的应用，成为未来精确制导武器的发展方向，而复合双频单脉冲天线是决定其性能最关键的部件之一，目前国内关于共面单脉冲双频天线的研究基本上属于空白。本课题的创新点是发展一种采用创新的边馈馈电方式和小型化天线单元来实现共面单脉冲双频天线阵，并采用一种先进的馈电网络设计来改善两频段之间高次模影响。本课题组已研制出振子/波导、波导/波导两种单脉冲双频单脉冲天线阵样机，已经申请了一项国防专利。目前我们在充分预研的基础上，有了更先进的创新思路，相信可取得具有国际先进性的研究成果，为我国后续相关复合制导研究提供技术储备.

复合双频单脉冲天线是决定多模复合制导系统性能最关键的部件之一，目前国内研究较多的为双频单脉冲卡塞格伦天线形式，该类型天线纵向尺寸大，两频段性能难以兼顾，不能满足未来多模复合制导的发展需求。本项目首先对双波导、双微带、介质集成波导/波导等多种共面方案从可行性、辐射效率、工程可实现性等多个方面进行论证比较，确定了X/k双频天线的方案。在设计中开拓思路，为了避免两频段复合时微带阵列对下次层波导口的遮挡及中心馈电同轴对K波段波导天线的结构和口面幅度的破坏，创新设计出小型化自加载的微带低剖面辐射单元、边缘馈电微带天线阵列、异型馈电结构，小型化双频和差器，采用鱼群算法解决了波导天线表面加载介质后口面幅度优化的设计问题，最终通过合理空间布局在一个口径内创新性的设计出高增益、低副瓣性能的波导/微带复合双频段复合单脉冲体天线阵列。在实验验证阶段，发现微带板与金属波导表面不能完全贴合，不均匀的空气层导致每条微带线阵相位差别较大，X波段微带单脉冲性能严重恶化，最终采用在微带板底部加载金属带线的方法解决了上述问题。经过仿真计算与实验阶段优化，实际测得的K波段天线中心频率副瓣低于-22dB，零深小于-30dB，辐射效率为45%，X波段天线测试得到的副瓣低于-19 dB，零深小于-28B，辐射效率为38%。两个频段的单脉冲性能与单模单脉冲天线性能相当。通过本项目的研究，形成了双频段单脉冲天线产品，申请了专利。本项目开发出的高性能低剖面的复合模式共面双频单脉冲同极化天线阵列，既突破了国内关于共面双频段复合天线阵列研究技术瓶颈，又可以满足国内多模复合制导武器发展需求，相关技术成果也可给推广到其它双频段复合天线阵列设计中。