Ka波段单脉冲平面和差网络和天线的研究

　　从20世纪40年代后期开始，毫米波单脉冲雷达技术逐步得到发展和应用凯时国际官方大厅，尤其是在航空和导弹防御系统中凯时国际官方大厅，毫米波单脉冲雷达发挥着重要的作用凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅。毫米波单脉冲天线馈电网络是毫米波雷达的关键技术之一。传统的和差网络由魔T构成，但结构过于庞大，不易实现平面化凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅、集成化凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，并且成本较高。随着微带印刷技术的不断发展，微带结构的和差网络被广泛应用凯时国际官方大厅，但是毫米波波段的微带电路的损耗很大凯时国际官方大厅，并且功率承受能力较低凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅。本文设计的Ka波段平面和差网络采用波导缝隙耦合结构凯时国际官方大厅，具有结构简单凯时国际官方大厅、成本低凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅、损耗小凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅、各端口幅度和相位一致性好等优点。

　　最早的缝隙耦合式波导和差器是由H.A.Bethe提出的凯时国际官方大厅，它的原理是：在两根平行的矩形波导公共窄壁上开一个耦合裂缝构成90混合电桥，如图1所示。根据3dB电桥原理，通过改变耦合裂缝的长度可以调整两波导间的耦合度，使直通端口和耦合端口的输出功率相等凯时国际官方大厅。由于耦合端口的电场相位滞后直通端口的电场相位90，所以直通端口和耦合端口存在90的相位差凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，可以在输入端口增加四分之一波长的波导段消除相差凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅。图1中port1和port4为输入端口凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，port2为和信号输出端口凯时国际官方大厅，port3为差信号输出端口。

　　在图1所示的结构中凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，设从输入端口输入电场幅度为E的TE10波凯时国际官方大厅，其余端口均接匹配负载凯时国际官方大厅。选取合适的波导尺寸凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，使主副波导耦合段内只能传输TE10和TE20两种模式的电磁波。根据叠加原理凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，输入端的电磁波等效于在port1和port4同时输入电场幅度为E/2的偶模波和奇模波的叠加凯时国际官方大厅。设波导宽壁的内尺寸为a，耦合段宽度为2a凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，长度为w凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅。

　　上述两种模式的波同时传向port2和port3凯时国际官方大厅，当以耦合段的起始位置作为相位的零参考点时凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，则

　　由式(3)和式(4)可以得出凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅，port2比port3电场相位超前90度凯时国际官方大厅。根据对3dB裂缝电桥的要求凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅， port3与port2输出功率相等。即：

　　在上述计算中忽略了结构不连续性引起的误差凯时国际官方大厅。在实际结构中凯时国际官方大厅，为了改善匹各端口配特性，增加带宽凯时国际官方大厅，可以在耦合区的中心线上安置容性螺钉或感性螺杆凯时国际官方大厅凯时国际官方大厅。