关于共形天线与共形天线阵的综述

简介：
本文是对共形天线及共形天线阵领域的一篇全面回顾文章。文中概述了该技术的发展历程、当前研究趋势以及未来应用前景，探讨了其设计原理和优化方法，并分析了在不同场景中的实际应用案例。 ### 共形天线及共形天线阵综述 #### 一、共形天线发展简史 自20世纪60年代起，随着航空与航天技术的快速发展，飞行器上的无线电电子设备数量大幅增加，使得天线与载体之间的关系变得越来越紧密。1960年末，海军航空司令部预见到了开发可嵌入飞机或导弹蒙皮中的阵列天线的需求。这种新型天线不仅能避免传统整流罩带来的结构问题，还能通过快速无惯性电扫描替代传统的机械控制转台。 共形天线的发展历程中，平面相控阵互阻抗的影响（如“盲点”问题）成为了研究的重点之一。人们意识到虽然可以从平面阵的研究中汲取经验，但曲面问题的独特性质仍然是必须克服的挑战。1970年代初，计算工具的进步使得研究人员能够更深入地探讨这些复杂问题，在宽角扫描和宽带补偿技术方面取得了显著进展。 #### 二、共形天线及共形阵的特征 ##### 1. 一般特征 共形阵天线最大的特点在于其能够完美贴合载体的形状，不会破坏载体原有的机械性能。这种特性使得共形天线不仅能够在有限的空间内发挥功能，还能够实现快速无惯性扫描。根据不同的应用场景，共形阵天线可分为以下几类： - 适用于小型导弹和火炮弹头的低增益天线； - 安装在飞机机身上用于电子战（ECM）的天线； - 能够提供宽角度覆盖的电扫描阵列。 共形天线还具有特定的电气性能指标、结构形式及机械强度，能够在恶劣环境下正常工作。 ##### 2. 新特征 随着技术的发展，共形天线出现了一些新的特征： - **单元栅格**：在某些几何形状下，无法使用均匀的矩形或六角形栅格来覆盖整个表面； - **单元极化**：表面固定波瓣的极化可能会随位置的不同而变化； - **分布的离散性**：在某些几何形状中，孔径分布不是均匀的； - **波瓣性能差异**：随着角度的变化，波瓣性能也会有所改变； - **互耦效应**：曲面可能增加或减少单元间的互耦，在计算上比平面更为复杂； - **单元波瓣特性变化**：即使知道了实际激励（包括所有互耦），每个单元的波瓣特征也不同，需要借助强大的数值模拟技术进行精确计算。 #### 三、共形天线及共形阵天线的分类 按照不同的形状，共形阵列天线可以进一步细分为多种类型： 1. **圆柱状共形阵列天线** - 振子天线（横向单元振子、纵向单元振子） - 隙缝天线（横向单元开槽、纵向单元开槽、斜向开槽） - 螺旋天线 2. **椭圆柱体共形阵列天线** - 振子天线（横向单元振子、纵向单元振子） - 隙缝天线（横向单元开槽、纵向单元开槽） 每种类型的共形天线都有其独特的设计特点和应用场景，例如，圆柱状共形阵列天线在导弹和飞机的应用中较为常见，而椭圆柱体共形阵列天线则可能更多地应用于特定形状的飞行器上。 #### 四、结语 共形天线及其阵列为现代天线技术的重要组成部分，在未来将继续扮演关键角色。随着材料科学、电磁学理论及计算技术的进步，共形天线的设计和应用将变得更加广泛，满足更复杂环境下的需求。