前言

在上世紀三十年代，相控陣技術就已經(jīng)出現(xiàn)在軍事領域的雷達應用中。近年來隨著模擬微波/毫米波集成電路（MMIC）技術、數(shù)字波束形成技術、計算機及信號處理技術突飛猛進的發(fā)展，相控陣理論也得到了長足的發(fā)展，結合相控陣理論的天線技術也成為天線領域里的一個熱門話題。相控陣雷達成為近幾年快速發(fā)展的一種新型雷達，主要的優(yōu)點在于其搜索跟蹤目標時，陣列天線是固定的，只要改變天線陣元間的相位差，即可達到使天線方向圖進行無慣性掃描的目的，避免了使陣列天線做機械轉動時的一系列問題。并且通過改變天線陣元饋電幅度的 大小，也可以使天線陣方向圖的形狀進行一定的改變，以便應對不同的需求。目前，相控陣雷達已經(jīng)成為一個具有多目標搜索跟蹤、高自適應能力的先進檢測系統(tǒng)。

當前計算機技術和各種三維電磁軟件的發(fā)展，為天線設計提供了強大的輔助，目前使用較多的有FEKO，HFSS，CST等軟件，本文采用CST設計一款相控陣天線，實現(xiàn)波束掃描，相對于傳統(tǒng)方法，大大節(jié)省計算資源和時間。

1． 單元設計

這里方便起見，采用背饋的微帶天線，模型如下

本文設計在73.5GHZ左右，經(jīng)過不斷優(yōu)化仿真，得到回撥損耗如下圖

上圖可知，-10db帶寬為71GHz---76.5GHz

天線單元的增益比較重要，太小的話會影響天線陣列的性能，根據(jù)相關理論，天線單元沒翻倍，增益將增加3dB左右，當然這是在理想情況下，也就是耦合很小情況。

上圖可知，微帶單元的最大輻射方向垂直于貼片，最大增益為7.64dB，符合常規(guī)要求。

二.陣列快速建立

接下來打開CST陣列快速建模功能如下如，這里采用橢圓形，單元個數(shù)在x方向為30個，y方向為20個。間隔3mm。

為了有效減低副瓣，采用泰勒綜合功能

上圖可知，在周邊幅度盡量小，中心大，這樣可以有效得到低副瓣。

生成陣列模型，運行仿真。

有源s11如下

副瓣電平-29.8dB，3db波束寬度為4.8deg。

三.實現(xiàn)波束掃描

接下來進行30度掃描只需在參數(shù)指定最大方向theta為30deg即可

上圖可知最大方向為30deg 。

CST相對于HFSS軟件來說，占用內(nèi)存相對較小，上圖是整個模擬情況的日志，仿真總的占用內(nèi)存約3.2G，網(wǎng)格數(shù)量為8864208，仿真總的耗時為1小時6分5秒，使用的是i5的5代4核筆記本。

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