雷达天线系统及天线阵列 留言

为了满足雷达系统对距离，覆盖范围和分辨率的要求，雷达天线需要根据波束形状，波束宽度，旁瓣电平和方向性生成不同类型的波束，波束指向期望的方向。

天线技术经历了多种变化，与各种军事应用中复杂雷达系统的发展相适应。天线系统的发展已经根据所需的波束宽度，旁瓣电平，增益和其他天线特性的天线波束如何被引导以给出雷达所需的体积覆盖范围而被分类。

DRDO开发了以下雷达天线技术：

机械扫描双曲面反射天线系统-I

为了满足检测在非常低的高度飞行到高海拔地区的目标的要求，在没有仰角扫描天线波束的情况下，开发了一种双曲面反射器天线系统，用以在方位上产生非常窄的笔形波束并且在仰角情况下也能保证波束成形。

它具有高增益天线采用支持双极化的高效corrugated horn设计，使得旁瓣电平非常低。

机械扫描双曲面反射天线-II

为了满足方位角平面上约5°的雷达波束宽度和仰角平面上的成形波束的要求，并且满足接近地平面和高度达6000米的目标的检测要求，双曲面反射器天线已经被设计和开发出来。

该天线使用小的零部件代替单片结构，从而实现快速拆分和封装，以便在山区快速安装和重新部署。

机载雷达的机械扫描跟踪波导阵列天线

为了满足各种机载雷达严格的电气和机械要求，DRDO开发了一种基于广泛电磁建模的设计方法，该方法采用矩量法（MoM）和有限元方法技术，提供了高度的准确性。

有了计算机辅助设计（CAD）工具，计算机控制的槽加工和制造方法也被开发出来。此外，还开发了各种临界连接工艺，如浸焊，真空钎焊，粘合剂粘合等，用以连接四层天线。

该技术使该国在波导阵列领域实现完全自主设计和生产。该技术产品不仅被用于由DRDO开发的各种机载/导弹雷达，同时还用于出口。

用于多模雷达的平板天线系统

显著特点：

• X波段

• 垂直极化

• 用于增强带宽的分组和多层馈送网络

• 双机单脉冲能力

• 精密的钎焊加工

海上巡逻雷达水平极化开槽波导天线

显著特点：

• X波段

• 水平极化

• 用于增强带宽的分组和多层馈送网络

• Az平面单脉冲能力

• 使用精密加工和粘合剂粘合进行加工

• 增益：> 30 dB

• 功率处理：10kW（峰值）

• 尺寸：1200 x 250毫米，重量：3公斤

导引头的单脉冲阵列天线

显著特点：

• Ku波段

• 非标准缩小的高度波导的紧凑性和轻量化

• 使用精密加工和粘合剂粘合进行加工

成像导引头阵列天线

显著特点：

• X波段

• 增益：大于25 

• 机械扫描多波束天线系统

开发用于海军的3D监视雷达的多波束天线能够从单个孔径以不同方向形成多个波束。

MBA能够形成方位角非常低的旁瓣窄波束，在所需的仰角覆盖的发射操作模式期间形成仰角的成形波束，并且在从单个孔径接收期间同时在仰角中形成具有不同波束宽度的多个低旁瓣波束。

用于非常低的旁瓣笔形光束的方位角的空气介质带状线馈电三平板偶极子阵列的平面阵列，在传输操作模式期间形成仰角近似余象平方图案的成形波束形成网络，同时已经设计和开发了Blass波束形成网络在接收操作模式期间同时生成典型的六至八个波束的技术。

同时，阵列中的多波束形成在雷达的高度探测中起着重要作用。已经开发出综合CAD方法来实现用于远距离3D监视雷达的超低旁瓣多波束三板偶极阵列天线系统。

该技术已成功应用于三维雷达的本地多波束天线系统，提供40°的仰角覆盖，一个成形的发射波束和七个多波束（空中力量的三维监视雷达）叠加，叠加50°八到九个多波束（海军用三维监视雷达），以及九个多波束（3D-TCR）叠加覆盖范围超过50°。

超低旁瓣三板偶极阵列

已经使用CAD实现了使用集成有48个三板偶极子的空气介质带线馈电网络作为辐射元件的线性阵列。已经发展了特殊的设计方法和馈电网络设计的非对称拓扑以实现低SLL。整个网络是由T形接头和改进的混合环形功率分配器组成的子网络的组合。

在设计中考虑了用于支持带状线和所有机械公差的铁氟龙支架以实现高效制造。32个这样的线性阵列已被用于制作1.6米×4米的平面阵列。已经开发了用于平面阵列的环境密封的合适的天线罩。

天线阵列具有超过15kW的峰值功率处理能力，对于非常宽的操作频带，峰值旁瓣电平非常低-35dB或更小。该阵列采用精密加工和EDM线切割技术制造，以实现度量。它已经在近场测试范围内进行了测试。

异形波束成形网络

DRDO设计，制造并评估了基于无标准的情况下，低高度波导不平等功率分配网络和集成高功率电缆的紧凑，轻便，高功率成型波束天线馈电网络。整个波束形成器是通过加工单个铝块上的波导通道实现的。

Blass多接收波束形成网络

接收波束形成器已经使用Blass矩阵设计和开发，以在接收期间在仰角平面中的预先固定位置产生具有不同波束宽度的七至八个低旁瓣波束。

它使用7到8个空气线路圆柱形定向耦合器通道作为改进的Blass矩阵，通过相互连接的真正延迟线在特定波束指向位置形成7个波束。

已经对馈电网络进行了严格的评估，并且已经获得了在500MHz频带上的峰值旁瓣电平优于-30dB以及束指向精度小于0.1°。

微带天线

微带天线阵列与传统的波导缝隙阵列天线相比，基于薄型轻便的印刷天线技术，因此为人体便携式监视雷达的应用提供了主要优势。天线阵列更容易制造并具有优异的电气性能，如频率带宽，回波损耗和模式特性。

微带天线阵列

宽带微带天线阵已经被设计和开发，作为在Ku波段工作的合成孔径雷达（SAR）的辐射阵列。天线阵列的设计和开发符合机载系统严格的电气和结构要求。堆叠的补丁已被用作阵列中的基本辐射元件以实现宽带宽。

为了实现设计目标，已经实现了由I层中的寄生补丁，II层中的Roha单元和III层中的馈电网络的微带贴片组成的三层架构。

用馈电网络对较低补丁进行分组有助于实现带宽要求。DRDO设计并制造了贴片层，使用光刻技术的带状线功率分配器。宽带宽系统在两个平面上的旁瓣电平均优于-22 dB，并且天线单元的增益高于30dB。

微带贴片单脉冲天线阵列

该天线具有非常低的峰值旁瓣，具有高增益，更宽的阻抗和模式带宽。为了满足功能和机械要求，E形贴片辐射元件的平面阵列已经分布在圆形孔径上。

天线阵列基本上包括印刷在两个不同电介质基底上的辐射元件和馈电网络。馈电网络与三个改进的混合环集成在Az和El平面上形成单脉冲。该设计采用同轴探针馈送和开槽贴片技术。

 

原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）