模块化、低成本的毫米波实时成像扫描技术研究

提出并研究一种用于毫米波实时成像的二维电扫描天线系统，这种天线系统由N块电路板平行排列组成，所需的N片电路板上的电路是完全相同的模块化设计，每块电路板上的电路包括N个对蹱Vivaldi天线、紧随天线之后的铁电体薄膜移相器以及一个微带Rotman透镜。通过铁电体薄膜移相器实现俯仰面的波束扫描，通过Rotman透镜实现水平面的波束扫描。主要研究内容包括：新型BST薄膜移相器研究、BST薄膜移相器阵列的直流控制方式研究及提高微带Rotman透镜扫描分辨率的方法。该系统的特点是所有电路和器件都集成在电路板上，可以显著减少系统的体积和重量；另外，系统的结构简单，可以有效控制成本，并且其模块化设计可以大大减少设计工作量和维护工作量。本项目的研究内容不仅有助于设计低成本、便携的毫米波成像系统，对开发低成本、紧凑型的电扫描雷达的天馈系统也具有直接的参考价值。

毫米波成像技术在舰船和飞机的导航、战场监视、人身安检以及太空飞行器的着陆方面都具有广泛的应用前景。毫米波成像技术还没有到成熟阶段，在当前的元器件水平下只有采用扫描成像方式才能有效控制成本，而要实现实时成像，扫描方式必须是电扫描。本项目研究了一种用于毫米波实时成像的二维电扫描天线，这种天线系统的关键部件是一种Vivaldi天线－对蹱双椭圆渐变缝隙天线（ADE－TSA）、微带Rotman透镜及铁电体薄膜移相器。对天线系统的上述关键部件进行了理论和实验研究，分析了这些无源器件的传输与回波损耗，天线的方向图与驻波特性；研究了提高微带Rotman透镜分辨率的方法；分析了8单元ADE－TSA天线阵与微带Rotman透镜的集成单元，并进行了加工测试，研究了其多波束性能，通过多波束切换可实现电扫描；研究了3种铁电体薄膜移相器，对影响移相器性能的各种参数进行了分析。本项目的研究内容不仅有助于设计低成本、便携的毫米波成像系统，对开发低成本、紧凑型的电扫描雷达的天馈系统也具有参考价值。