相控陣寬帶抗干擾中真實時間延遲技術的應用

米 添

（中國電子科技集團公司第二十九研究所，四川 成都 610036）

相控陣寬帶抗干擾中真實時間延遲技術的應用

米 添

（中國電子科技集團公司第二十九研究所，四川 成都 610036）

隨著科學技術的不斷發展，真實時間延遲技術在相控陣寬帶抗干擾領域得到了廣泛的應用。文章對相控陣寬帶抗干擾中真實時間延遲技術的應用進行了探討，首先介紹了真實時間延遲技術，然后通過理論分析，對仿真驗證進行探討，可知通過采用真實時間延遲技術能夠有效增強相控陣寬帶的抗干擾性。

相控陣；寬帶抗干擾；真實時間；延遲技術；電子干擾

對于相控陣而言，想要實現雷達生存能力以及減少反輻射導彈威脅等方面的能力的提升，尤其是對于減少電子干擾方面，都需要發揮出相控陣天線的抗干擾能力來實現，這樣才能最大程度減少設計中波束形狀與實際陣列波束的誤差。因此，對于普通相控耳邊移相器可以采用真實時間延遲器件來進行替換，再通過波速掃描控制來增強相控陣的寬帶抗干擾能力。

1 真實時間延遲技術概述

所謂真實時間延遲技術所指的是，在進行相控陣設計過程中，可以有效提升寬帶抗干擾能力。此技術主要是將附加天線應用于相控陣列寬帶中，從而可以有效減小其邊緣形成的截斷效應。直實時間延遲技術的使用可以為相控陣中單元方向圖和邊緣單元方向圖保持一致，從而可以讓相控陣中的單元方向圖構成相對應的陣因子。結合實際設計需求能夠將這些所形成的陣因子應用到低副瓣設計中。這種設計方法能夠將設計過程中波束形狀與實際陣列波束之間所產生的誤差減少到最小值。在采用真實時間延遲器件過程中，可以增強相控陣型天線的寬帶抗干擾能力，同時還可以消除相控陣天線掃描過程中所形成的孔徑效應，這也能夠有效增強相控陣天線寬帶的電子干擾能力。真實時間延遲技術的不斷發展，成為了提高寬帶抗干擾能力的主要方法，并已經得到了廣泛的應用，其技術與設計方案已經在相控陣雷達系統中得到了應用。為更好驗證此方法的功效，可以采用9～11GHz頻率的1*32直線陣進行研究。同時通過仿真分析方法，來對陣列中的副瓣電平進行掃描，最終可以得出其波束保持指向一致的結論。在相控陣雷達系統，比較重要的組成是相控陣型天線，此天線系統中所具有的低副瓣電平，能夠在相控陣雷達體系中產生極強的抗干擾能力。對于傳統的陣列在開展低副瓣設計過程中，一般情況都是采用點源來作為陣因子設計，這種設計方法所形成的波束形狀與實際波束存在著一定的區別。通常情況下，大型相控陣型天線的使用會因為其孔徑渡越而產生一定的影響，并在其天線體系中的瞬時信號帶寬窄，然后在波束掃描技術的支持下完成頻率捷的轉變。這種轉變能夠讓波束指向產生偏移，并在其偏移問題的影響下，讓最大波速指向干擾方向，整個過程會增加相控陣的威脅。

2 理論分析

對于傳統相控陣設計時，通常在設計過程中使用的都是低副瓣技術。在進行相控陣因子選擇時，所采用的是點源方式來實現把所有單元近趨向全向輻射。采用這種設計理念，對于單元因子對相控陣的影響沒有進行認真的考慮，讓其設計的波束形狀與通檢測所觀察到的波束形成了一定的區別，這種所產生的區別會在一定程度上削弱相控陣天線低副瓣的性能。某些設計對于單元因子有了一定的考慮，但要實現其設計必須要有特定的條件來給予支撐，需要在相控陣中所產生的單元都擁有相同的方向圖。然而實際情況中，相控陣中與其邊緣所產生的單元方向圖卻有著極大的區別與差異。通常情況下，陣列邊緣增加接負載單元。通過增加負載單元，能夠確保邊緣方向圖與陣中方向圖保持一致。但在進行實際操作時，需要結合實際情況來制定具體的增加接負載單元數量，并通過仿真分析來完成具體的設計。文章中主要是以1×32直線陣為例進行設計，為了達到預期效果，可以在設計中增加兩個接負載的單元。增加的接負載單元的設計完全滿足了縮小邊緣單元方向圖與陣中單元方向圖差異性的目的。整個陣列設計的示意圖如圖1所示。此外，在進行相控陣所產生的孔徑渡越效應分析過程中發現，當陣列天線掃描達到θ角度時，其陣列中兩端單元形成的輻射信號依然有區別。這種區別主要表現于，當同時到達θ方向目標時或者對于接收陣，陣列兩端單元所接收的信號并無法同時相加，這種現象可以稱之為陣列孔徑渡越效應。為了能夠滿足設計要求，可以在工作頻率為的相控陣中，對其陣列所形成的波束進行掃描，并要求其掃描角度達到θ，同時不會出現柵瓣的要求，其陣列中的天線單元間距d需要滿足相關的要求，即：可以視為fmax的波長。同時，1*32陣列中天線的口徑尺寸為式中：。當其掃描角度達到θ時，其天線孔徑渡越時間為：。在此陣列中，第個單元，可以使用長度為的延時器，其天線孔徑渡越時間減少為：，在此式中的C是真空光速。當式中的時，則代表整個陣列中的孔徑渡越時間消除。其式中的每個單元都使用了延時器的情況，當在m個子陣的情況下，天線孔徑渡越時間則轉變成為了：

圖1 增加接負載單元后的天線陣布局示意圖

3 仿真驗證

通過上述的方法，可以設計一個工作頻率保持在9～11GHZ頻率的l×32天線陣列天線陣，這種天線陣列如圖1所示。通過對其陣列的分析后發現，當在天線陣邊緣的兩個單元選擇接負載，并在其32個身頻組件接入兩個單元負載中間，其陣列就形成了四個天線單元為一組的形態。在進行設計射頻模塊時，可以采用4入1出的原則，并將其陣列中單元方向圖作為單元因子來進行低副瓣設計。設計時將副瓣電平目標設為－30dB，并通過掃描可以看出天線副瓣電平為－30dB，完成達到了預期的效果。另外，在進行移相器與真實時間延遲器件的研究時。通過研究所選擇的是掃描方式是針對陣列天線波束掃描的形式。通過仿真驗證明，其陣列中的射頻組件模塊中采用傳統的移相器和真實時延器件，在通過中心頻率10GHz進行布相。如果針對其陣列進行掃描并達到40o時，選擇了移相器最大波束方向隨頻率變化會產生一定的偏移。使用移相器和真實時間延器件的波束峰值位置隨頻率變化關系（如表1所示）。通過對表1中所收集到的數據分析后發現，以中心頻率10GHz分析對各單元賦相位，使用移相器相控陣其波束峰值位置的變化是隨頻率變化而變化。如果將其工作頻率修改為10GHz，波束偏移量最大偏移5.60。然而在相控陣中使用真實時間延遲技術，其頻率變化波束峰值的位置保持不變。

表1 使用移相器和真時延器件時陣列掃描到40°的峰值位置

4 結語

綜上所述，真實時間延遲技術已經在相控陣中得到了廣泛的應用，并以其級強的抗干擾能力，為其寬帶抗干擾提供了技術支持。此技術的應用主要是在陣列邊緣通過增加接負載單元的方式，選擇替代設計來實現削弱波束與實際陣列波束形狀差異。采用了真實時間延器件的方法，可以有效改變傳統移相器使用過程中，陣列波束掃描角會隨頻率的變化而產生偏移。通過真實時間延遲技術的應用，很大程度上增強了相控陣寬帶抗干擾性。

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（責任編輯：蔣建華）

TN958

1009-2374（2017）12-0079-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.041

米添（1984-），男，重慶人，中國電子科技集團公司第二十九研究所工程師，研究方向：寬帶射頻微波。

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