1导言
跟着星载雷达体系的不断开展，对天线功能的要求也不断进步，星载天线的双频双极化(DFDP)已是开展的趋势地点。Pozar指出,未来天基雷达体系即将求其天线子体系具有上述功能的一起且选用共孔径结构,这使得对DFDP共孔径天线的需求日趋急迫。在揭露文献中,已有多种形式的DFDP共孔径微带天线研究成果报导。都运用了在作业于低频段的方形贴片上开孔的办法,将作业于高频段的方形贴片天线置于低频段开孔处下方,别离构成了L/C双频段和L/X双频段的共孔径DFDP微带阵列。给出了微带贴片天线和印刷缝隙天线交织放置构成的一个C/X双频段共孔径DFDP微带阵列;给出了交织放置的微带贴片天线和印刷偶极子构成的一个S/X双频段共孔径DFDP微带阵列。和中所选用的交织放置结构能适宜更一般的频率比。本文提出的共孔径天线由Ku频段十字形微带缝隙和Ka频段方形微带贴片组成。Ku频段十字缝隙置于Ka频段贴片单元的下方空地处，缝隙长度能够调理，因而能适用于必定规划的频率比。下文将具体介绍这种天线的规划、结构和仿真成果，以及规划中遇到的问题和处理办法。
2DFDP天线规划
抛物柱形反射面天线的功能对馈源的方位十分灵敏，若双频段馈源其间一个违背抛物柱反射面的焦线，难以做到两个频段天线的波束指向共同。将两个频段的天线共孔径放置,便可处理这一问题,因而需求找到适宜的结构将两个频段天线整合在同一套结构中。本文提出的天线结构如图1所示，两个频段的天线在不同层共孔径放置，上层的贴片不遮挡基层的十字缝且须相隔必定间隔。两个频段天线共孔径放置将会相互影响,为了防止这种影响使方向图的对称性变差，规划中Ku频段十字缝隙和Ka频段微带贴片的散布须遵循图1(b)所示的对称准则。图中十字缝隙和微带贴片均关于X轴对称散布，左、右十字缝隙刚好对应放置在左、右四个贴片的中心。
(a)侧视图
(b)俯视图
图1Ku/KaDFDP共孔径微带馈源单元
共孔径天线在Ku和Ka频段中心频率别离为13.6GHz和35.5GHz。天线主波束沿着反射面轴向(图1(b)中X方向)需求扫描，扫描角规划为
,该方向的每个阵元均独立馈电以进行幅相加权。依据阵列天线基本理论，在Ku和Ka频段防止栅瓣的阵元距离别离为: 
=17mm, 
=6.53mm,归纳考虑必定作业带宽和结构嵌套后选取的阵元距离为:
=13mm, 
=6.5mm。因Ka频段所选取的阵元距离很小，致使双极化的馈电网络无法布下，Ka频段现在只完成单极化。在垂直于反射面焦轴的方向上,Ku波段阵元由两个十字缝隙组成，Ka波段阵元由四个微带贴片组成。考虑到高频段加工差错对天线功能的影响十分显着，暂时未选用可完成宽带的多层结构。
图1(b)中，Ku频段缝隙天线沿X和Y指向的缝隙远区辐射场别离为水平缓垂直极化。Ku频段阵元选用倒置微带线馈电，馈电网络坐落开槽金属面下方降低了馈线的寄生辐射。水平极化馈电网络运用了倒相馈电技能[5],图中一分二功分网络总口到两个分端口的波程相差
(
为介质波长)。
由于Ku频段水平极化馈电网络不对称，导致在一个阵元的水平上无法完成该极化远场方向图的对称，因而必须在阵元之间找到一种合理的摆放[5]，使方向图对称和进步交叉极化电平。对各种摆放办法的仿真成果表明图2(a)所示的摆放办法方向图对称性好且交叉极化电平较低。相同对Ka频段各种摆放办法进行仿真后发现，图2(b)所示的摆放办法方向图较好。
(a)Ku频段
(b)Ka频段
图2Ku、Ka频段阵元之间的摆放办法
3DFDP天线阵列的仿真成果
仿真规划时，首要使用HFSS软件别离树立Ku、Ka频段的天线模型，将独立模型的方向图和驻波功能调到适宜的水平。然后再树立两个频段共孔径的仿真模型，别离给Ku和Ka波段天线模型端口加上对应频段的鼓励，并剖析独立结构和共孔径结构时Ku和Ka频段天线功能的改变。最终，依据功能改变的状况调整共孔径结构中各频段天线的尺度，使两个频段天线的功能都到达最好。由于调整一个频段的尺度会使另一个频段的功能也发生改变，这一进程需重复进行屡次。遭到仿真核算机核算才能的约束,核算的模型规划不能过大。现在共孔径结构的仿真模型由Ku频段2个阵元和Ka频段4个阵元组成，下面所给出的仿真成果也是针对这一规划的仿真模型。
图3(a)、(b)别离给出了Ku波段水平缓垂直极化的方向图。从图中能够看出方向图对称性十分好,这是由于阵元馈电网络的不对称性经过阵元之间摆放办法的规划得到了抵消。水平、垂直极化的交叉极化电平别离为-34dB、-30dB。Ku频段的回波损
(a)水平极化
(b)垂直极化
图3Ku频段方向图
耗曲线如图4(a)所示，水平、垂直极化驻波带宽别离为5.8%、8.8%(
-10dB,下同)。不难发现,水平极化端口（端口标示见图2(a)）的驻波带宽比垂直极化的要小，这是由于其馈电网络中使用
波程差来完成反相然后约束了带宽。端口极化阻隔曲线如图4(b)所示，两种极化的阻隔度都在28dB以上。对图2(b)所示的Ka波段阵元摆放办法仿真所得方向图见图5所示。从图中能够看出，在
和
面的方向图交叉极化电平别离小于-27dB、-38dB。Ka频段的回波损耗曲线如图6所示，驻波带宽约为3.1%。
(a)回波损耗
(b)端口阻隔
图4Ku频段S参数
图5Ka频段方向图
图6Ka频段S参数
4定论和展望
本文介绍了在高频段(Ku\Ka)完成共孔径双频双极化天线的最新研究进展。规划选用较简略的结构完成了Ku频段的双极化和Ka频段的单极化。经过仿真剖析,Ku波段方向图主极化功能杰出，水平、垂直极化交叉极化电平别离到达-34dB、-30dB。Ka波段方向图的交叉极化电平也到达了-28dB。这些成果证明了该规划办法的可行性，也为下一步在高频段完成共孔径DFDP天线供给了杰出的规划根底。
