相控阵(一)

相控阵(⼀)
相控阵天线指的是通过控制阵列天线中辐射单元馈电相位来改变⽅向图形状的天线。控制相位可以改变天线⽅向图最⼤值的指向,以达到波束扫描的⽬的。
相控阵天线由许多固定的天线单元组成,这些单元相⼲馈电,并在每个单元上⽤可变相位或时延控制使波束扫描到空间给定的⾓度上。有时,为了使⽅向图赋形,还需采取幅度控制。阵列有时还⽤来代替固定的⼝径天线(反射⾯、透镜),因为多个单元可使辐射⽅向图的控制更加精密,从⽽能得到更低的副瓣或更精细的⽅向图赋形然⽽,使⽤阵列天线的主要原因在于能够产⽣⼀个电控的可重新定位(扫描)的⽅向性波束。虽然本书也讨论具有固定(静⽌)波束和多个静⽌波束的阵列天线,但重点将是那些电扫阵列天线。
雷达或通信系统设计师把阵列天线看做⼀个具有⼀组技术指标的元件(具有可测量的输⼈和输出)。阵列设计师看到的是阵列的细节以及由雷达或通信系统所给定的物理和电⽓⽅⾯的限制,并在这些约束条件下寻求最佳设计。
在特殊情况下,也可以控制副瓣电平、最⼩值位置和整个⽅向图的形状,例如获得余割平⽅形⽅向图和对⽅向图进⾏⾃适应控制等。⽤机械⽅法旋转天线时,惯性⼤、速度慢,相控阵天线克服了这⼀缺点,波束的扫描速度⾼。它的馈电相位⼀般⽤电⼦计算机控制,相位变化速度快(毫秒量级),即天线⽅向
图最⼤值指向或其他参数的变化迅速。这是相控阵天线的最⼤特点。
关键器件
相控阵天线的关键器件是移相器和天线辐射单元。移相器分连续式移相器和数字式移相器两种。连续式移相器的移相值可在0°~360°范围内连续变化,数字式移相器的移相值是离散的。移相器应保证在⼀定的频率范围内获得所需要的移相值,同时还需要满⾜⼀定的耐功率和温度稳定性等要求,以保证相控阵天线能在不同频率上和在变化的环境条件下正常⼯作。
天线辐射单元的设计应使⼀定移相范围内(或波束扫描范围内)和⼀定频率范围内的输⼊阻抗的变化尽可能⼩,以保证发射机正常⼯作,防⽌由于射频信号的多次反射⽽出现寄⽣副瓣和⽅向图中出现凹点(盲点)的现象。为此,可采⽤互耦⼩的单元或采取专门的去耦措施。阵列天线
馈电⽅式:
相控阵天线的馈电⽅式分传输线馈电和空间馈电两种。在传输线馈电⽅式下,射频能量通过波导、同轴线和微带线(见微带线和类微带线)等微波传输线馈给辐射单元。移相器置于微波传输线路内。在空间馈电⽅式下,发射机产⽣的射频能量通过辐射装置辐射⾄⾃由空间,传输⼀段距离后由⼀个接收阵接收,接收阵的每个单元或⼀组单元所接收到的信号,经过移相器移相后再馈给发射阵的发射单元
并辐射出去。在这种情况下,移相器位于发射阵和接收阵之间。空间馈电的馈电线路简单,但需要增加⼀个接收阵。传输线馈电的馈电线路复杂。

本文发布于:2024-09-20 13:47:21,感谢您对本站的认可!

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标签:天线   移相器   单元   辐射   馈电
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