一種新穎的中心開孔單脈沖毫米波縫隙陣列天線的設計

　　可以看到天線的副瓣從原來的-26dB抬高到-19dB，原因是中心區激勵幅度最大，對天線副瓣的加權比較敏感，失去中心區域的激勵后導致天線副瓣惡化變差。對這種非均勻陣的天線如何重新進行副瓣加權優化，我們基于遺傳算法(GA)等全局優化算法研究，提出了一種針對這種非均勻陣的全新優化方法，優化后的中心開孔非均勻陣的圓口面激勵分布見圖4，天線的主面的副瓣經過這種方法優化可以做到小于-25dB，效果十分顯著。

　　圖4 基于GA優化的中心開孔的圓口面激勵分布

　　2.2 根據中心開孔的特點考慮縫隙陣元之間的互耦消除

　　對比均勻陣和非均勻陣副瓣加權后的激勵分布(見圖1和圖4)，有兩個明顯的不同：其一是均勻陣的激勵幅度都是中心處為最大，而中心開孔的非均勻陣激勵幅度在中心區域為零，最大的激勵幅度出現在中心區域周圍;其二是均勻陣從中心向天線邊緣激勵幅度是從大到小緩緩變化，而中心開孔的非均勻陣的激勵幅度經過GA副瓣加權優化后幅度變化存在突變情況。所以在設計中心開孔的縫隙陣時，消除陣元間的互耦需要綜合考慮中心開孔陣激勵分布的特點。

　　縫隙陣的設計可以由Elloit的三個公式聯解完成。其設計公式如下：

　　3 天線的設計與仿真

　　3.1 天線陣元數選擇

　　天線的設計實例采用毫米波段。對于毫米波段，由于結構尺寸都非常小，所以要求設計的參數有很好的設計精度。

　　天線的具體要求是：

　　頻率：35GHz

　　天線口徑138mm,中間開直徑為25.4mm的孔。

　　波導尺寸選擇為寬邊5.74mm,窄邊2.8mm。輻射波導與饋電波導的尺寸相同。經過計算，開孔后的陣面共有300個陣元。天線陣面分為四個區，實現單脈沖天線的和波束與方位俯仰差波束。

　　3.2 陣元的激勵幅度設計

　　采用GA優化設計，得到圓口面激勵分布見圖4，其中主面上的激勵幅度分布示意見圖5。

　　圖5 中心開孔陣面副瓣加權后其主面上的激勵幅度分布