【摘 要】
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随着人们对地球以至于宇宙太空的探索,遥感技术得到很好的发展。无人机机载微波辐射计是微波遥感技术不可或缺的设备。早期微波辐射计的天线扫描依赖机械运动,扫描过程中机械振动带来的误差对设备测量精确度产生影响。随着漏波天线的提出,出现了一条解决该问题的全新技术路线。漏波天线是一类以行波传播,沿传播结构不断泄漏能量的天线,可产生窄波束,具有馈电结构简单、高定向性、低剖面等优点。其具有的频率扫描特性使得波束方
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随着人们对地球以至于宇宙太空的探索,遥感技术得到很好的发展。无人机机载微波辐射计是微波遥感技术不可或缺的设备。早期微波辐射计的天线扫描依赖机械运动,扫描过程中机械振动带来的误差对设备测量精确度产生影响。随着漏波天线的提出,出现了一条解决该问题的全新技术路线。漏波天线是一类以行波传播,沿传播结构不断泄漏能量的天线,可产生窄波束,具有馈电结构简单、高定向性、低剖面等优点。其具有的频率扫描特性使得波束方向可随工作频率而改变,是设计过程中最值得关注的特性之一。传统周期型微带漏波天线波束方向可随频率变化在后向象限或前向象限扫描,但在边射方向(θ=0°)波束增益急剧衰减,产生开阻带(open-stopband,OSB)现象,天线波束无法实现从后向象限到前向象限的连续波束扫描,是制约其应用的重要因素之一。此外,不同频率下的波束增益难以保持稳定,对天线性能产生影响。针对以上问题和应用需求,本文提出了一种增益高稳定性周期型微带漏波天线。该天线在工作过程中消除了开阻带现象,可实现从后向象限到前向象限无明显衰减的连续波束扫描。所提出的天线每个单元由一个横向槽、一个窄横向槽、两个相交的斜槽以及一个金属通孔组成。通过增加一个狭窄的横向槽和调整斜槽的倾斜角度,天线增益在工作中保持稳定。实测数据表明,提出的天线在8到10.2 GHz的工作频率下,可实现从-35°至+30°的连续波束扫描,最大增益为11.36 d Bi。在9.3 GHz的边射方向可获得11.05 d Bi的天线增益,边射增益无明显衰减,表明开阻带被成功消除。当天线波束从-35°扫描至+30°时,增益变化量小于1.6 d B;从-28°扫描至+15°时增益变化量小于0.66 d B。增益变化情况展现了天线波束增益的高度稳定性。在上述基础上,从天线增益稳定性的影响机理与控制方法出发,提出添加周期排列的寄生贴片或一条布满金属通孔的寄生条带两种方案,以改变原有天线辐射孔径,探究其对天线增益稳定性的影响。以上提出的所有天线结构均已制造实物,并进行测量分析,验证仿真与测量结果的一致性。
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