一种强互耦阵列天线的校正方法

马 衍，孙慧峰 *

(1. 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094； 2. 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049)

Vivaldi天线具备工作频带宽、天线结构简单、易小型化集成等特点，无论是作为独立单元或是相控阵天线的组阵单元都具备良好的工作性能[1-2]。Vivaldi天线单元组阵后，可以改变每个天线单元通道中的衰减器和移相器，控制天线单元的馈电电流幅度与相位，进而通过控制阵列方向图的最大波束指向以实现波束扫描。传统的相控阵的设计方法是先选择合适的天线类型并进行单元设计，再基于单元的特性设计相控阵阵列。在设计过程中假定阵列单元之间无互耦作用，以自由空间中的孤立单元方向图特性结合阵因子进行阵列方向图的综合[3]。但是在实际应用中，某些组阵单元间存在强互耦作用，使阵中单元与孤立单元之间的性能出现较大差异。在Vivaldi天线单元组阵设计过程中，由于其单元之间强互耦效应的存在，导致天线单元的辐射特性与理想的天线单元产生很大差异，出现阵元方向图畸变、天线增益下降、阵列波束指向偏移等问题[4]。

针对阵列天线在互耦情况下的波束指向校正，常用的校正方法有开路电压法[5]、S散射参数法[6-7]、全波法[8-9]与单元方向图法[10]。其中开路电压法与S散射参数法是在天线阵列发射模式下得到的，这两种方法认为接收阵列单元之间的互耦与外界来波无关，不会产生二次辐射，因此不适用于接收模式阵列。全波法需要假设已知天线的电流分布或来波方向等先验信息，会与现实情况相悖。……