相控阵宽带抗干扰中真实时间延迟技术的应用

米 添

（中国电子科技集团公司第二十九研究所，四川 成都 610036）

相控阵宽带抗干扰中真实时间延迟技术的应用

米 添

（中国电子科技集团公司第二十九研究所，四川 成都 610036）

随着科学技术的不断发展，真实时间延迟技术在相控阵宽带抗干扰领域得到了广泛的应用。文章对相控阵宽带抗干扰中真实时间延迟技术的应用进行了探讨，首先介绍了真实时间延迟技术，然后通过理论分析，对仿真验证进行探讨，可知通过采用真实时间延迟技术能够有效增强相控阵宽带的抗干扰性。

相控阵；宽带抗干扰；真实时间；延迟技术；电子干扰

对于相控阵而言，想要实现雷达生存能力以及减少反辐射导弹威胁等方面的能力的提升，尤其是对于减少电子干扰方面，都需要发挥出相控阵天线的抗干扰能力来实现，这样才能最大程度减少设计中波束形状与实际阵列波束的误差。因此，对于普通相控耳边移相器可以采用真实时间延迟器件来进行替换，再通过波速扫描控制来增强相控阵的宽带抗干扰能力。

1 真实时间延迟技术概述

所谓真实时间延迟技术所指的是，在进行相控阵设计过程中，可以有效提升宽带抗干扰能力。此技术主要是将附加天线应用于相控阵列宽带中，从而可以有效减小其边缘形成的截断效应。直实时间延迟技术的使用可以为相控阵中单元方向图和边缘单元方向图保持一致，从而可以让相控阵中的单元方向图构成相对应的阵因子。结合实际设计需求能够将这些所形成的阵因子应用到低副瓣设计中。这种设计方法能够将设计过程中波束形状与实际阵列波束之间所产生的误差减少到最小值。在采用真实时间延迟器件过程中，可以增强相控阵型天线的宽带抗干扰能力，同时还可以消除相控阵天线扫描过程中所形成的孔径效应，这也能够有效增强相控阵天线宽带的电子干扰能力。真实时间延迟技术的不断发展，成为了提高宽带抗干扰能力的主要方法，并已经得到了广泛的应用，其技术与设计方案已经在相控阵雷达系统中得到了应用。为更好验证此方法的功效，可以采用9～11GHz频率的1*32直线阵进行研究。同时通过仿真分析方法，来对阵列中的副瓣电平进行扫描，最终可以得出其波束保持指向一致的结论。在相控阵雷达系统，比较重要的组成是相控阵型天线，此天线系统中所具有的低副瓣电平，能够在相控阵雷达体系中产生极强的抗干扰能力。对于传统的阵列在开展低副瓣设计过程中，一般情况都是采用点源来作为阵因子设计，这种设计方法所形成的波束形状与实际波束存在着一定的区别。通常情况下，大型相控阵型天线的使用会因为其孔径渡越而产生一定的影响，并在其天线体系中的瞬时信号带宽窄，然后在波束扫描技术的支持下完成频率捷的转变。这种转变能够让波束指向产生偏移，并在其偏移问题的影响下，让最大波速指向干扰方向，整个过程会增加相控阵的威胁。

2 理论分析

对于传统相控阵设计时，通常在设计过程中使用的都是低副瓣技术。在进行相控阵因子选择时，所采用的是点源方式来实现把所有单元近趋向全向辐射。采用这种设计理念，对于单元因子对相控阵的影响没有进行认真的考虑，让其设计的波束形状与通检测所观察到的波束形成了一定的区别，这种所产生的区别会在一定程度上削弱相控阵天线低副瓣的性能。某些设计对于单元因子有了一定的考虑，但要实现其设计必须要有特定的条件来给予支撑，需要在相控阵中所产生的单元都拥有相同的方向图。然而实际情况中，相控阵中与其边缘所产生的单元方向图却有着极大的区别与差异。通常情况下，阵列边缘增加接负载单元。通过增加负载单元，能够确保边缘方向图与阵中方向图保持一致。但在进行实际操作时，需要结合实际情况来制定具体的增加接负载单元数量，并通过仿真分析来完成具体的设计。文章中主要是以1×32直线阵为例进行设计，为了达到预期效果，可以在设计中增加两个接负载的单元。增加的接负载单元的设计完全满足了缩小边缘单元方向图与阵中单元方向图差异性的目的。整个阵列设计的示意图如图1所示。此外，在进行相控阵所产生的孔径渡越效应分析过程中发现，当阵列天线扫描达到θ角度时，其阵列中两端单元形成的辐射信号依然有区别。这种区别主要表现于，当同时到达θ方向目标时或者对于接收阵，阵列两端单元所接收的信号并无法同时相加，这种现象可以称之为阵列孔径渡越效应。为了能够满足设计要求，可以在工作频率为的相控阵中，对其阵列所形成的波束进行扫描，并要求其扫描角度达到θ，同时不会出现栅瓣的要求，其阵列中的天线单元间距d需要满足相关的要求，即：可以视为fmax的波长。同时，1*32阵列中天线的口径尺寸为式中：。当其扫描角度达到θ时，其天线孔径渡越时间为：。在此阵列中，第个单元，可以使用长度为的延时器，其天线孔径渡越时间减少为：，在此式中的C是真空光速。当式中的时，则代表整个阵列中的孔径渡越时间消除。其式中的每个单元都使用了延时器的情况，当在m个子阵的情况下，天线孔径渡越时间则转变成为了：

图1 增加接负载单元后的天线阵布局示意图

3 仿真验证

通过上述的方法，可以设计一个工作频率保持在9～11GHZ频率的l×32天线阵列天线阵，这种天线阵列如图1所示。通过对其阵列的分析后发现，当在天线阵边缘的两个单元选择接负载，并在其32个身频组件接入两个单元负载中间，其阵列就形成了四个天线单元为一组的形态。在进行设计射频模块时，可以采用4入1出的原则，并将其阵列中单元方向图作为单元因子来进行低副瓣设计。设计时将副瓣电平目标设为－30dB，并通过扫描可以看出天线副瓣电平为－30dB，完成达到了预期的效果。另外，在进行移相器与真实时间延迟器件的研究时。通过研究所选择的是扫描方式是针对阵列天线波束扫描的形式。通过仿真验证明，其阵列中的射频组件模块中采用传统的移相器和真实时延器件，在通过中心频率10GHz进行布相。如果针对其阵列进行扫描并达到40o时，选择了移相器最大波束方向随频率变化会产生一定的偏移。使用移相器和真实时间延器件的波束峰值位置随频率变化关系（如表1所示）。通过对表1中所收集到的数据分析后发现，以中心频率10GHz分析对各单元赋相位，使用移相器相控阵其波束峰值位置的变化是随频率变化而变化。如果将其工作频率修改为10GHz，波束偏移量最大偏移5.60。然而在相控阵中使用真实时间延迟技术，其频率变化波束峰值的位置保持不变。

表1 使用移相器和真时延器件时阵列扫描到40°的峰值位置

4 结语

综上所述，真实时间延迟技术已经在相控阵中得到了广泛的应用，并以其级强的抗干扰能力，为其宽带抗干扰提供了技术支持。此技术的应用主要是在阵列边缘通过增加接负载单元的方式，选择替代设计来实现削弱波束与实际阵列波束形状差异。采用了真实时间延器件的方法，可以有效改变传统移相器使用过程中，阵列波束扫描角会随频率的变化而产生偏移。通过真实时间延迟技术的应用，很大程度上增强了相控阵宽带抗干扰性。

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（责任编辑：蒋建华）

TN958

1009-2374（2017）12-0079-02

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

米添（1984-），男，重庆人，中国电子科技集团公司第二十九研究所工程师，研究方向：宽带射频微波。

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