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一种宽波束圆极化天线的研制
韩英臣!张继龙!高扬英!赵国庆
\"空军装备研究院防空所!北京!=#$$$@A
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摘!要!文中研究设计了一种具有良好低仰角增益的宽波束圆极化金属线四臂螺旋天线!该天线在上半空间的增益分布十分均匀!仰角的增益相对峰值增益下降不超过#提出了一种=$d8X$为了改善天线的轴比性能!微带四臂螺旋天线方案!实测结果表明!这种天线的轴比性能得到了较大的改善$关键词!四臂螺旋天线%圆极化%轴比中图分类号!!R$%%N$!!文献标志码!B
J2Y2’).24,)/?+*79’3*\")’3*+V3,+)4W+=2Q523.&4,24431
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等幅)相差\"一定条件下!根据环形$d馈电时!
C!引言
为了快速捕捉到微弱的卫星信号!一般要求天线具有很宽的波瓣宽度并能保持一定的低仰角增益!特别是我国的北斗导航系统中!由于卫星较少!这个特性就显得尤为重要$I;I;^3,(4L
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在=\"%@年提出的谐振式四臂螺旋天线=具有一
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偶极子模型!四臂螺旋总辐射场可近似写成’&
,-**-’’\"X0=81’403#=!8X#>!@3!X33,-\"$d***’’-\"X0=81’403#=!8X#>!@-!X--\"
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由式上式可得出几个结论&#=X3与X-空间正交!相差\"!且幅值相等!这$d表明辐射场为圆极化$
#幅值方向图为宽!
波束方向图!即使在低仰角区四臂螺旋天线仍然可以保持一定的增益$
#四臂螺旋天线的#
图=!四臂螺旋天
线示意图
些引人注目的特点!该天线通过选择适当的物理尺寸以及馈电方式可以形成不同的辐射方向图%此外它还具有重量轻)尺寸小)不需要参考地的优
(=\\A
点$由于四臂螺旋天线’具有一些优越的性
能!在卫星通信的终端设备中得到了广泛应用$
#!四臂螺旋天线
四臂螺旋天线结构如图=所示$它有>根旋臂和顶部的两根直臂!每根旋臂的旋转角度一般为\"!长度近似为’*当采用底部馈电时!一般$d>$对其中相邻两个臂等幅馈电!相位相差\"$根据$d不同的圆极化特性要求!改变旋臂的旋向便可以得到左旋圆极化或右旋圆极化$
空间相位分布十分均匀$
%!金属线四臂螺旋天线
根据卫星定位的特点!要求天线的#8X波瓣!圆极轴比在#宽度为=%$d8X波瓣宽度内不大于工作带宽=!驻波比小于=;A8X!$7HGA$
经过仿真计算!选择螺旋半径-!=天$OO!
!$$@\\$?\\$=\"收稿日期!
作者简介!韩英臣\"!男!山东荷泽人!工程师!博士!研究方向&雷达与电子对抗$=\"?%\\#
#!>%#
弹箭与制导学报
第!\"卷!
线高度L!>底部相邻两臂等幅相差\"#OO!$d馈电\"此时=$d仰角的增益相对峰值增益下降不超过#仿真结果如图!/图#所示\"8X!
此时的微带螺旋天线具有较好的低仰角增益和比较好的轴比性能!仿真结果见图?和图@\"
图!!天线的方向图!图#!天线的轴比
由图中仿真结果可以看出天线的8X波瓣宽度约为g$d!#8X轴比宽度为\\AAd#!Ad!其中轴比性能有待提高\"
根据分析结果!图>!四臂螺旋天线实物制作了天线实物!如图>\"实测驻波比为=;>!满足指标要求\"实测方向图和轴比见图A和图%\"
该天线的增益特性能够满足性能指标!但是天线的轴比性能较差!实测的#8X轴比仰角范围为\\>$d##
$d\"图A!实测天线V面
图%!实测天线V面
方向图
!!
轴比
!微带四臂螺旋天线
用金属导线制作的四臂螺旋天线虽然增益和驻波特性能够很好的满足指标要求!但是天线的轴比性能不佳!并且天线加工时产品的一致性不能保证\"因此!为了进一步提高天线的轴比性能和确保天线加工时产品的一致性!提出用微带螺旋天线代替金属线螺旋天线!并且将等幅相差$d的馈电部分和天线辐射体做到一块微带板上\"
为了便于将微带板卷成圆筒状!选择总厚度;=?OO!介电常数!;AA!敷铜厚度$;$#AOO的板材\"经过大量仿真分析!选择螺旋半径为\"bAOO!
图?!微带螺旋天
图@!微带螺旋天
线的方向图
!!
线的轴比
其中等幅相差\"$d的馈电部分用#8X电桥来实现!采用了一种变形的跑道结构!见图\"\"
图\"!馈电电路示意图
对制作的微带螺旋天线实物进行了测试!实测驻波比为=;#!满足指标要求!方向图和轴比测试结果见图=$和图==\"
图=$!微带螺旋天
图==!微带螺旋天
线的方向图
!!
线的轴比
实测结果表明!微带螺旋天线垂直方向的#8X波瓣宽度为=%$d!=$d仰角的增益下降不超过#8X!且在整个波瓣范围内!增益变化不大\"另一个重要参数圆极化轴比在约g?$d的范围内不大于A8X!
基本上满足指标要求\"E!小结
文中通过对四臂螺旋天线的分析计算!设计制作了底端!臂馈电的金属线四臂螺旋天线实物!实测结果表明!除了圆极化轴比性能外!天线的其它性能满足指标要求\"为了改善轴比性能和解决加工时产品的一致性问题!提出微带四臂
!下转第!A$页\"
#@D\"$)!A$)
弹箭与制导学报
第!\"卷!
找到了最优值!如果.MD迭代终止条件设置为最小误差精度!还可以减少计算量来提高速度!所以设定过高的迭代次数是没有必要的\"
在实验中可以看出!
图像分割的正确性和实时性具有重要的理论和实际应用价值\"文中采用的二维D24(算法可以较好地实现图像的分割\"通过采用.MD寻优方法!能有效地降低计算量!有较好的实时性\"因此!文中提出的基于.MD的二维D24(算法是一种简单有效且快速的图像分割方法\"
参考文献!
#$灰度图像的二维D=24(自动阈值分割法!刘健庄;
#$%&’ML自动化学报!=\"\"#!=\"==$=\\=$A;
C取CSJ!学习因子取!V=!V!!!最快的搜索到了最佳阈
图A!计算适应度的迭代曲线
#$张云;改进的二维D!24(自动分割算法及!肖艳炜!
其应用研究#$%&’ML!$$?!>#?!>#\\!>>;
#$!#F35IVY0)F+)2;VO3)31+,42(8-K+)23Z!_HMKP’
((.1,04[+)O’23O3G+23’*#?$)’10083*-I’*ZKL’!.!341+2+[+)044’*VR’,(23’*+)’O(2+23’*PLPIK’!<&NVVVM0)R310I0*20)=\"\"\"’=\">A\\=\">\";#$!_HM>Y0)F+)2F3;T)+163**8’23O3G3*!5IVL+KL
((.8*+O314420O4[32FK+)231,04[+)O4#?$)’ZPP10083*4’-2F0!$$=I’*)044’*VR’,(23’*+)LLP!!<’!I’O(2+23’*.341+2+[+&NVVV.)044!$$=’KP\">\\=$$;
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值!这是因为采用CSJ方法使算法在开始时搜较快地定位最优解的大致位置!索较大的区域!
随着C逐渐减小!粒子速度减慢!开始精细的局部搜索来寻求最佳阈值\"而在采用动态选取C的方法中!它不能在较大的区C的选取是随机的!域内搜索!在后期也不能准确的进行精细查找!导致速度减慢!还有可能错过最佳阈值\"所以应用.MD算法进行阈值分割时选取惯性权重为CSJ方法可以达到最好的试验结果\"
E!结论
图像分割是自动目标识别的重要组成部分!
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#$!%&’-’)Y0220)MLV,012)’*314=\"%%!!!@=$$\\==$;#$杨水根!龚铮权;新型谐振式螺旋天线的设A!林敏!
计#$%&’ML无线通信技术!!$$$!\"!>!\\>A;
螺旋天线方案\"实测结果表明!微带四臂螺旋天线的圆极化轴比性能得到很大提高!基本能够满足指标要求\"
参考文献!
#$=3,,(4MF+08Z1’*31+,)+83+23’*K+220)*K0)Z!II^LK
#$-’)O+*10’-2F0Y+16-3)0W(+8)3-3,+)F0,3aMLNVVV!T)+*4,+23’*’*B*20**+4+*8K)’++23’*=\"?A!!#KL%&’##\"!\\#\"?;
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