相控阵和阵列天线的深入解释

相控阵雷达的最大优点是它可以智能地实现大空域内的波束扫描，并且增益也很大. 它可以准确地跟踪和识别观察范围内的目标，并且可以同时跟踪多个目标的动态. 反馈信息和计算机分析.

相控阵雷达可以在设定的空域中获取目标信息，根据目标，快速灵活地改变天线波束和指向形状，并可以在整个空间中发送和接收各种频带的电磁波. 这是一个相控阵. 天线的空间滤波功能可以准确地完成搜索，跟踪，捕获和识别多个目标的任务.

首先，机械扫描和电扫描

不同的光束扫描方法

相控阵天线的发展是基于相控阵雷达. 相控阵雷达是一种1960年发的电扫描雷达，对以前的机械扫描雷达进行了改进.

1. 机械扫描雷达通过旋转雷达天线实现波束扫描.

2. 电子扫描雷达应通过控制天线元件的馈电方法来灵活地控制波束指向.

换句话说，相控阵天线的波束方向图由计算机控制. 其天线参数将随着波束扫描角度的变化而变化. 另外，相控阵天线的结构参数也会影响天线波束. 图案形状（数组元素间距，数组元素排列，进纸系统和其他参数）

AN / FPS-115

“铺路爪”相控阵雷达是1970年发的远程预警雷达. 即使在今天，探测距离也超过5000公里.

AN / FPS-115“铺路爪”雷达

它由两个平面阵列，两个彼此成60度角的圆形无线阵列组成，每个阵列向后20度，直径约30米，由2000个阵列元素组成. 扫描所需的时间为6秒，平均无故障工作时间可以达到450小时. 它用于检测弹道导弹并测试各种参数，例如速度，位置，发射和着陆点等. 它可以覆盖240°的方位角和3°〜85°的仰角. 探测距离一般为4800公里. 横截面为10平方米的潜射弹道导弹的探测范围可达5550公里.

第二，阵列天线分类

数组排列结构

1. 线性阵列

2. 区域数组

3. 圆形阵列

4. 共面阵列

性能分类

1. 通用数组

2. 自适应数组

3. 相控阵

4. 信号处理阵列

相控阵

1. 无源相控阵雷达的天线不能产生雷达波，其多个阵元同时使用发射器和.

2. 有源相控阵雷达的每个天线元件都使用一个独立的T / R模块，并且每个组件都可以发送并产生高频电磁能. （它在功率，效率，光束控制，测量精度等方有很大的优势，并且比无源相控阵阵轻，但成本要高得多）

主动与被动

活动数组

每个数组元素使用独立的T / R模块

被动阵列

多个数组元素共享一个T / R

三，提要结构

进纸结构

通过馈电网络激发阵列元件的复电流，从而控制光束的指向和形状. 下面介绍两种馈电结构: 传输线馈电，三维空间馈电和多波束阵列馈电.

传输换行

此传输线馈线的长度相等.

为阵列天线提供同相信号分布.

空间三维供稿

从一次进给辐射出的电磁波被镜头控制阵列（空间镜头）相激发

空间透镜反射阵列天线移相器的工作原理，两个图像的波阵面方向不同；镜头具有相移功能.

多波束数组提要

“矩阵馈电”，移相器是非常关键的组件，它在天线的相变中起决定性作用. 它属于相控阵天线，已在中国开发.

一种用于“镜头馈电”的同步多波束天线，即馈电原理，它使用大量的准光学技术来代替移相器. 馈电网络是通过整个波束系统中的微带实现的. 属于多波束天线.

四，阵列天线的基本参数

基本参数

1. 辐射方向图: 空间中天线辐射功率的相对分布随方向变化. （主E平面辐射方向图包含最大辐射场和电场矢量E，主H平面辐射方向图包含最大辐射值和磁场矢量H. ）

2. 方向性: 表征天线辐射电磁场能量的空间分布的性能参数. （方向性函数是“每单位立体角的辐射功率”与“每单位立体角的平均辐射功率”之比的函数. 也可以用场强图，偏振图和相位图来描述）

3. 增益: （单位立体角辐射功率与输入辐射功率之比的函数）

4. 带宽: 阵列天线的带宽取决于阵列元件的形式，阵列元件的间距，馈电电流的幅度和相位等因素.

（绝对带宽以频率范围表示；相对带宽以中心频率的百分比表示. ）

指窄带天线（相对带宽小于10％），天线性能会随频率而变化，例如微带天线天线移相器的工作原理，喇叭天线等.

宽带天线是指（相对带宽大于10％且小于30％），天线频率的变化不会对性能指标产生较大的影响，例如对数周期，锥形天线等.

超宽带天线（相对带宽大于30％）

5. 瓣宽度: 天线方向图主瓣的宽度.

6. 旁瓣: 主瓣以外的辐射瓣成为旁瓣. 高旁瓣会引起杂波，从而降低天线的接收性能.

7. 光栅波瓣: 出现在除主波瓣以内（由辐射场的同相叠加形成的波瓣）. 对于固定频率，如果阵列天线元件间距太大，则会导致形成光栅波瓣，占用天线辐射能量，影响天线增益和效率.

主瓣，副瓣和栅瓣

主瓣是天线的最大辐射方向；

高旁瓣会导致杂波并影响接收效率；

光栅波瓣将占据天线的辐射能量，并影响天线的增益和效率.

等距阵列天线和光栅波瓣

其中

当n = 0时，θ=θB阵列天线将不具有光栅波瓣；

当n≥1时，将在除θB以外的方向上出现光栅波瓣；

5. 技术组合与应用

技术集成

随着相控阵雷达对射频的处理频率的增加，它已经融合了许多技术. 例如波束扫描，超低旁瓣，波束自适应调零等.

应用

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