薄膜相控阵天线设计技术

随着相控阵雷达和通信系统的快速发展，特别是基于天基平台的星载相控阵雷达，除了要求天线具有更大的面积、更轻的质量，还要求天线具有可收拢展开的特性，在发射升空时可以收拢以满足小包络体积的平台要求，而在轨工作时则要求展开实现大孔径面积。目前，星载载荷系统需要阵面高达700 m2的相控阵天线来提供高增益、宽角度的波束扫描，然而传统相控阵天线技术的质量面密度高达8～15 kg/m2（主要包含了天线阵面、电子器件、结构、伺服展开机构等），且收拢体积大、成本高，无法满足火箭运载能力和存储的要求。柔性薄膜相控阵天线继承了有源相控阵天线的优良性能，而且具有质量超轻、收拢体积小、制作和发射成本低等优点，因此成为下一代星载大型相控阵天线的发展方向。

由于薄膜天线具有口径大、质量轻、收拢体积小等优势，美国航空航天局、欧洲航天局等机构在20世纪80年代开始对薄膜天线进行了大量研究，但主要集中在充气式多层微带薄膜天线和充气式微带反射阵薄膜天线，这两种类型的薄膜天线均不能提供宽角度的波束扫描，无法满足星载雷达对天线的应用需求。

2003年，在NASA的支持下，美国JPL实验室开始对薄膜相控阵天线开展研究，以获得高增益、宽角度的波束扫描能力。JPL实验室提出了全球地震卫星系统（GESS）方案。该方案将10颗地球同步轨道合成孔径雷达（GEO SAR）卫星分布在5个轨道面上，星下点轨迹相同的2颗卫星构成差分干涉SAR（D-InSAR）系统，主要用来对全球进行地震观测，具备对全球大部分区域10 min内成像的能力。(www.xing528.com)

GEO SAR设备的关键是大口径、轻量化、低成本的有源相控阵天线，天线口径尺寸为30 m，工作在L频段，具有两维波束相控扫描能力。