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有源相控阵天线,高达模型天线锐化教程

时间:2023-05-06 19:45:11 阅读:159414 作者:4777

中文名:相控阵天线

外语系:Phased Array Antenna

作用:改变天线方向性图案最大值的方向性

最大值:面向最大值或其他参数的变化

适用范围:可以是多功能雷达

特征:其他参数变化快

是通过控制阵列天线中辐射部的供电相位,使指向性图案形状变化的天线. 通过控制相位,可以改变天线方向性模式的最大方向性,以实现波束扫描的目的。

在特殊情况下,还可以控制副瓣的级别、最小值位置和总体方向图的形状。 例如,获取余割平方形的方向图,或者自适应控制方向图等。 采用机械方法旋转天线,惯性大、速度慢,相控阵天线克服了这一缺点,波束扫描速度高。 其馈电相位通常由电子计算机控制,相位变化速度快(毫秒量级),即天线方向图的最大值指向和其他参数变化快。 这是相控阵天线的最大特点。

典型的相控阵天线需要控制每个辐射单元的相位。 为了节省移相器和简化控制线路,可能存在一些辐射单元共享一个移相器。 共享一个移相器的单元组合称为子阵列。 为了降低成本并简化结构,可以设计天线在一维范围内(例如在水平面内)机械旋转,在其他一维范围内(例如在垂直平面内)通过相位控制方式控制波束的扫描。

相控阵天线的主要器件移相器和天线辐射单元。

移相器分为连续式移相器和数字式移相器两种。

连续移相器的移相值可以在0~360的范围内连续变化,数字式移相器的移相值是离散的,仅为360(1/2) ^n的整数倍,式中n为数字式移相器的位数。 例如,3位数字移相器的相移值只能是45、90、135、180、225、270、315和360。 移相器必须保证在一定频率范围内获得所需的移相值,同时满足一定的抗功率和温度稳定性等要求,从而保证相控阵天线在不同频率和变化的环境条件下工作正常。

天线辐射单元的设计尽量减小一定移相范围内(或波束扫描范围内)和一定频率范围内输入阻抗的变化,使发射机正常工作,防止射频信号多次反射出现寄生副瓣和方向图凹坑盲点。 为此,可采用小耦合单元或采取专用去耦措施。

基本模型1,一维阵列天线模型

假设方向远场信号源信号入射到由n个阵列元件组成的均匀线上,并通过n个阵列元件信道进入接收信道。 假设每个阵列元素都是理想的全方位点源,第一个阵列元素位于坐标原点。 下图是n个线性阵列元素的空间几何图形。

方向向量:

权重向量:

均匀线形成方向图函数的具体公式:

2、二维平面阵列天线模型

方向向量:

权重向量:

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