双频段共口径天线技术研究(3)
。
目前，星载SAR 系统天线的发展方向为多功能化、多频段、多极化和小型化等。在SAR
系统工作在多个频段时，高频信号容易被反射，低频信号穿透能力比较强，可以勘测隐藏的
目标，所以多频段工作能获得更优的分辨率扫描成像。多极化工作模式能增大同极化和交叉
极化的信息量，能获得更多的散射数据，能提高目标的发现和识别概率。一直以来，星载 SAR
系统通常采用缝隙波导阵列技术。这种技术得到了很好的研究而且缝隙阵列能实现良好的计
划和旁瓣抑制。然而，波导庞大笨重又难以制造，尤其是应用于需要轻型结构的太空。此时，
微带天线就能很好的解决小型化的问题，以叠层结构实现，还能同时增加带宽。
微带贴片天线可以在低交差极化的情况下实现双极化。为了实现阵列结构，天线可以采
用同轴馈电或者在地平面以下安置馈线的方法实现共口径。前者设计简单，可以展宽带宽，
但是很难应用于较大的阵列中。后者设计复杂，但是更容易在较大的阵列中实现[8]
。
1.2 国内外研究现状
国内外专家们对星载SAR 多频段多极化共口径天线的研究主要包括单元天线、不同尺寸
阵元共口径天线和有源相控阵共口径天线等几个方面。
1.2.1 多频段单元天线
在国内，2007年，西安电子科技大学张福顺教授、焦永昌教授等设计了一种双频双极化
共口径微带单元天线[9]
。为了有效应用于卫星通信终端，这种天线通过两个工作在不同模式
的辐射贴片的嵌套实现双频双圆极化辐射，设计最终完成了实物样机的研制和测试。两个端
口的隔离度高于35dB 的高隔离度，证明了此设计有效。
针对星载SAR 高辐射性能的要求， 2011年上海大学钟顺时教授等人开展了基于微带结构
的 L/C 双频段、双极化单元天线的研究。文中提出了一种全新的半穿孔式的天线结构，并且
使用 HFSS11.0 软件给出了初步仿真结果[10]
。文中采用的成对异相馈电的方法能有效降低交
叉极化，可以广泛应用于双频双极化天线的设计中。
同一年，美国Utah State University的N. Mahmoud 等人利用紧靠在一起的两个微带窄缝
天线之间因互耦形成新的谐振点的机理，研究了基于微带馈电缝隙天线的双频段天线，给出
了设计方法、等效的电路模型，如图1.1所示，得出的测试结果和理论仿真基本吻合[11]
。 1.2.2 多频段不同尺寸阵元共口径天线
2006 年，国防科技大学蔡明娟等采用文献[12]
类似的结构设计了一种 L 波段/X 波段双频
双极化共口径微带天线阵[13]
。本文设计天线尺寸时主要采用了有限时域差分法，在仿真和测
量中展现了良好的性能。但是，与 L频段相比，在 X频段实现的交叉极化还不够低，表明馈
电还存在一定问题。
2008年，上海大学的钟顺时教授等人设计了一种 S /X 双波段双极化共口径天线阵[14]
，X
波段采用双层贴片,S 频段采用缝隙耦合馈电。S 频段的缝隙在 X 贴片的地板上，减少阵列层
数的同时天线结构得到了简化。这个天线主要创新在于实现了频率比为 1:3 这样奇数比频段
的共口径，结构十分新颖，如图 1.2所示。
在国外，2000年，加拿大 Manitoba大学的 Lotfollah L. Shafai 教授等人针对多频段、多
极化星载 SAR 的需求，采用微带贴片多层馈电结构设计 L 波段与 C 波段共口径天线[15]
。其
中，C 波段采用较小的贴片，L波段采用较大的贴片，在 L波段的大贴片上挖出 C 波段的小