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相控陣天線方向圖：柵瓣和波束斜視

來源：中電網(wǎng)

2020-12-09

類別：技術(shù)信息

拍明

原標題：相控陣天線方向圖：柵瓣和波束斜視

相控陣天線方向圖中的柵瓣和波束斜視是兩個重要的概念，以下是對這兩個概念的詳細解釋：

定義：
柵瓣是相控陣天線方向圖中出現(xiàn)的一種不利現(xiàn)象，它表現(xiàn)為在主瓣之外出現(xiàn)的額外增益峰值。這些峰值可以看作是天線增益的復(fù)制，通常被稱為空間混疊。
產(chǎn)生原因：
柵瓣的產(chǎn)生與相控陣天線的元件間隔有關(guān)。當(dāng)元件間隔大于半個波長（λ/2）時，就可能出現(xiàn)柵瓣。這是因為元件對波前進行空間采樣時，如果采樣間隔過大，就會導(dǎo)致空間混疊現(xiàn)象的發(fā)生。
影響：
柵瓣的出現(xiàn)會干擾主瓣的信號傳輸，降低天線的性能。特別是在需要高精度指向和增益的應(yīng)用中，柵瓣的存在會導(dǎo)致信號質(zhì)量的下降。
解決方法：
為了避免柵瓣的出現(xiàn)，通常需要將相控陣天線的元件間隔控制在半個波長以內(nèi)。然而，在實際應(yīng)用中，由于各種限制（如物理尺寸、成本等），有時很難完全避免柵瓣。因此，天線設(shè)計師需要在元件間隔和柵瓣之間進行權(quán)衡。

定義：
波束斜視是指在使用相移而不是真實時間延遲來使波束轉(zhuǎn)向時，天線在頻段范圍內(nèi)出現(xiàn)無聚焦的現(xiàn)象。換句話說，波束的實際指向與期望的指向之間存在偏差。
產(chǎn)生原因：
波束斜視的產(chǎn)生與相移和時間延遲之間的關(guān)系有關(guān)。在相控陣天線中，為了實現(xiàn)波束的轉(zhuǎn)向，需要對每個元件施加不同的相移。然而，由于相移是頻率的函數(shù)，因此在寬帶波形中，不同頻率成分的相移會不同，從而導(dǎo)致波束的指向隨頻率變化。
影響：
波束斜視會導(dǎo)致天線在頻段范圍內(nèi)的性能下降，特別是在需要高精度指向和寬帶通信的應(yīng)用中。此外，波束斜視還會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，因為需要采取額外的措施來補償這種偏差。
解決方法：
為了解決波束斜視問題，可以采用真實時間延遲技術(shù)來替代相移技術(shù)。然而，這種方法需要更復(fù)雜的硬件和算法支持。另一種方法是采用頻率掃描天線或?qū)捊菕呙杼炀€等技術(shù)來減小波束斜視的影響。

綜上所述，柵瓣和波束斜視是相控陣天線方向圖中需要關(guān)注的重要問題。通過合理設(shè)計天線元件間隔、采用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向技術(shù)以及優(yōu)化算法等方法，可以有效地減小這些問題對天線性能的影響。

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標簽：相控陣天線