根據筆者的設計經(jīng)驗，國內外廠(chǎng)商常用的24GHz天線(xiàn)形式有微帶陣列天線(xiàn)、喇叭天線(xiàn)、介質(zhì)基片集成波導天線(xiàn)（SIW）以及透鏡天線(xiàn)。綜合考慮雷達傳感器體積和制造成本，商用領(lǐng)域最流行的天線(xiàn)形式是微帶天線(xiàn)。微帶天線(xiàn)印刷在高頻PCB上，借助于成熟的PCB加工工藝，設計廠(chǎng)商可以最大程度的減小成本。

 

 

圖1：采用RO4350B板材的24GHz微帶陣列天線(xiàn)

 

極化方式是表征電磁波的一個(gè)重要參數，由雷達天線(xiàn)決定。常用極化方式有線(xiàn)極化和圓極化兩種。線(xiàn)極化又分為垂直極化、水平極化和斜極化。雷達天線(xiàn)極化方式不同，會(huì )導致目標反射回波的幅度和相位特性不同，進(jìn)而影響雷達的探測靈敏度。因此，研究目標散射特性對雷達天線(xiàn)設計具有重要的指導意義。筆者以電力巡線(xiàn)無(wú)人機為應用背景，先對高壓線(xiàn)的散射特性進(jìn)行了研究。為了探究電力線(xiàn)對不同線(xiàn)極化入射波的散射特性，通過(guò)仿真方法對高壓線(xiàn)在24GHz的散射特性進(jìn)行分析。

 

首先建立仿真模型，用圖2所示細長(cháng)圓柱形導體模擬電力線(xiàn)，圓柱體線(xiàn)徑設為R_wire，長(cháng)度設為20λ0。設置入射平面波用于模擬雷達發(fā)射天線(xiàn)發(fā)射的電磁波。在入射源位置設置場(chǎng)感應器，用于模擬雷達接收天線(xiàn)接收電力線(xiàn)反射波。入射波極化方向與電力線(xiàn)延伸方向的夾角為Φ_step。

 

圖2：電力線(xiàn)模型

 

使用基于有限元方法的高頻仿真軟件進(jìn)行仿真。固定線(xiàn)徑R_wire為0.67λ0，分析水平極化和垂直極化方式下RCS（雷達散射截面）隨Φ_step變化趨勢。從圖3所示結果中可以看出，當入射波極化方向和電力線(xiàn)延伸方向由平行變化到垂直（Φ_step由0°變化到90°）時(shí)，RCS逐漸增加，但變化值在0.6dB以?xún)?。固?Phi;_step為0°，分析水平極化和垂直極化方式下RCS隨R_wire變化趨勢。從圖4所示結果中可以看出，兩種極化方式下的RCS都隨R_wire增加而變大。當R_wire小于0.5λ0時(shí)，兩種方式下的RCS變化曲線(xiàn)呈交替上升狀態(tài)，但是變化值在1.5dB以?xún)?。當R_wire大于0.5λ0時(shí)，垂直極化的RCS要大于水平極化，變化值在0.6dB以?xún)取?/div>