【干天线】相控阵天线的基本原理介绍

相控阵列天线是从阵列天线发展而来的，其主要依靠相位变化来实现指向或指向空间的天线波束的移动或扫描，也称为电子扫描阵列（ESA）天线. 天线单元可以是单波导喇叭天线，偶极天线，贴片天线等.

在每个天线单元的后部提供移相器，以改变单元之间信号的相位关系. 信号的幅度通过配电/加法网络或衰减器进行更改.

线性相控阵天线扫描原理

线性相控阵天线广泛用于一维相控扫描相控阵雷达. 根据基本阵列类型，线性相控阵天线可分为垂直阵列和端射阵列.

垂直阵列的最大辐射方向垂直于阵列的轴，并且阵列法线方向的左侧和右侧扫描天线波束. 相反，端射阵列的主瓣的方向是沿着阵列的轴. 可以通过更改阵列中相邻单元之间的相移值来更改天线波束的最大方向.

平面相控阵天线的扫描原理

平面相控阵天线是指天线元件分布在一个平面上，并且天线波束可以在方位角和仰角两个方向上执行相控扫描的阵列天线.

布置平面相控阵天线元件的主要方法有两种: 矩形网格布置和三角网格布置，后者可以看作是根据矩形网格布置阵列天线相控的两元素平面.

相控阵天线的基本组成

相控阵天线在电路设计，结构形式以及微波组件和控制方法方面差异很大. 通常，相控阵天线由天线阵列，移相器，馈线网络和相应的控制电路组成.

如果相控阵天线的馈电网络不包含有源电路天线移相器的工作原理，则它是无源相控阵天线. 如果天线的每个元素通道都包含源设备，例如信号功率放大器，低噪声放大器，混频器等，则该天线称为有源相控阵天线.

天线正面

相控阵天线阵列通常由成百上万的受相位控制的信道激励辐射元件组成. 这些辐射元件可以是单波导喇叭天线，偶极天线，贴片天线等.

当这些辐射元件分布在一个平面上时，称为平面相控阵天线；分布在曲面上，称为曲面相控阵天线；如果曲面与雷达安装平台的形状一致，则它将成为保形相控阵天线.

联盟网络

相控阵天线是一种多通道系统，通常包含大量天线元件，在发射器，与天线阵列的每个元件之间必须有多馈线网络.

通过发射机的输出将信号发送到天线阵列中每个辐射元件的过程，或者将天线阵列中的每个辐射元件所接收的信号发送到的输入过程称为馈电. 阵列每个天线元件通道提供实现波束扫描或改变波束形状所需的相位分布，称为馈电相位.

移相器

不同类型的移相器是相控阵天线馈线网络实现相位馈电的关键组件. 它的要求是: 准确的相移值，稳定的性能；频带宽，功率大；易于控制，请耐心等待.

移相器主要分为使用电压控制变容二极管的场效应晶体管（FET）模拟移相器和使用PIN二极管作为开关器件的直通数字移相器.

天线方向图

完整的方向性图是三维空间图，以天线相位中心为球心（坐标原点）绘制在半径足够大的球面上，并逐点测量其辐射特性. 测量场强振幅以获得场强模式；测量功率以获得功率模式；测量偏振以获得偏振图案；测量相位以获得相位图.

实际上，通常仅测量水平和垂直平面（即XY平面和XZ平面）. 天线方向图是衡量天线性能的重要图表. 从天线方向图可以看到天线的各种参数，主要包括: 主瓣宽度，旁瓣水平天线移相器的工作原理，前后比，方向系数等.

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-220287-1.html