童三强 王秉中 王任

(电子科技大学, 应用物理研究所, 成都 611731)

(2021 年2 月9 日收到; 2021 年4 月21 日收到修改稿)

1 引 言

随着军事和民事上对遥感、空间探测的需求日益增大, 对电磁波的传输距离提出了很高的要求.提升电磁波的辐射功率, 可以增加电磁波的传输距离. 近年来, 科研人员对提升电磁波的辐射功率进行了广泛研究[1-4].

天线的作用是将电磁波辐射进入自由空间. 传统上, 可以通过增大信号源功率以提升天线的辐射功率, 然而受物理机制、加工工艺等因素影响, 信号源功率增幅有限[5]; 也可以通过增大天线的辐射口径以增大辐射功率, 然而由于装配环境的限制,辐射口径不可能无限制增大, 因此对有限口径的利用就显得尤为重要.

相控阵天线能够充分利用辐射口径. 一方面,通过将天线单元组成阵列, 天线阵有更好的辐射方向性; 另一方面, 相控阵天线波束可以灵活偏转,使得辐射电磁波可以覆盖更多区域.

目前对相控阵天线的研究主要集中在带宽提升和扫描范围扩大上. Munk[6]在2003 年提出的紧耦合天线阵在近20 年得到了巨大发展, 和传统相控阵天线相比, 紧耦合天线阵具有很宽的带宽和较大的扫描范围. 文献[7]中设计的紧耦合天线阵利用馈线地板带过孔的Marchand 巴伦和频率选择表面匹配层, 在6.2∶1 (0.5—3.1 GHz)的带宽内、天线单元有源驻波比小于3.2 的标准下, 实现了E 面75°和H 面60°的扫描性能. 文献[8]中设计的紧耦合天线阵利用微带-槽线的馈电结构和多层频率选择……