飞行器测控双天线干涉消除

无干涉弹载遥测天线

1、前言

    弹、箭可以分成旋转与不旋转两种飞行模式，弹载、箭载测控天线分成全向、宽波束、相控阵三种形式。对于旋转飞行的导弹、火箭，其测控天线常采用全向天线，全向天线一般采用两个背靠背的天线合成，但是在偏离两个天线轴向90°的较宽空域存在干涉，合成方向图存在多个零陷，需要增大弹载功放功率来补偿干涉区信号的衰落，降低误码率。对于不旋转的弹箭，可以采用一个宽波束的测控天线，如果一个天线难以覆盖所有的测控站，也可以采用两个天线合成的方式，同样，在两个天线夹角中分线附近出现干涉区。

    为了消除干涉区，可以采用连续环形天线或离散的环形天线阵，但是，环形天线结构复杂，成本高，针对这个业界难题，我们提出了新的解决方案，消除了干涉区的零点。

2、旋转体测控天线阵方案

    采用两个背靠背的天线合成方向图，下面的仿真基于如下假设：天线对称安装在弹体表面，位于±X轴上，两天线通过合路器合成，子午面指XOZ平面，赤道面指XOY平面，弹体表面为金属，弹体直径750mm，参见图1。

          图1 飞行器双测控天线的方案比较

    为减少计算量，弹体长度设为1m，这种简化对子午面弹头弹尾的方向图准确度有一定的影响，但对赤道面的影响较小。下面仅给出2300MHz的性能，在2.2-2.4GHz的其它频点的性能基本相同。抗干涉天线在2.3GHz的子午面（zw）和赤道面（cd）的总场方向图2，同时也仿真了同等条件下，常规测控天线的总场方向图，见图3。

                      图2  新方案双天线合成方向图

                    图3  常规双天线合成方向图

    剔除常规方案的极窄的零点后，与常规遥测天线的性能比较见汇总表，可以看出防干涉天线比常规方案在干涉区增益改善7dB以上。

3、非旋转体测控天线方案

    对于非旋转的弹箭，并不需要全向方向图，只需要能够覆盖地面所有测控站的宽波束方向图就可以，采用两个天线组阵，两个天线的夹角从图1的180°减少到90-135°，就可以满足不同角度的要求，以夹角90°为例，见图4，两天线位于+x、+y轴，其余同图1，仿真结果见图5，为了比较，常规双天线方向图见图6。可见，新测控天线解决了干涉区问题。

     图4 双天线组阵

      图5  新型无干涉双遥测天线赤道面方向图

   图6  常规双遥测天线赤道面方向图

4、选项

     测控天线可以与导航定位天线等集成于一体，隔离度可达50dB以上，各自的方向图等性能与单独存在的单元天线相当，大大优于临近分开安装的性能。