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1、相控陣天線的基本原理介紹 相控陣天線是目前衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中最重要的一種天線形式，由三個部分組成：天線陣、饋電網(wǎng)絡(luò)和波束控制器?；驹硎俏⑻幚砥鹘邮盏桨ㄐ欧较虻目刂菩畔⒑?，根據(jù)控制軟件提供的算法計算出各個移相器的相移量，然后通過天線控制器來控制饋電網(wǎng)絡(luò)完成移相過程。由于移相能夠補償同一信號到達各個不同陣元而產(chǎn)生的時間差，所以此時天線陣的輸出同相疊加達到最大。一旦信號方向發(fā)生變化，只要通過調(diào)整移相器的相移量就可使天線陣波束的最大指向做相應(yīng)的變化，從而實現(xiàn)波束掃描和跟蹤。相控陣天線有相控掃描線天線陣和平面相控陣天線。圖一 #-lJT-LIT 圖一N單元相陣 遠區(qū)觀察點P處的總場強

2、可以是認為線陣中N個單元在P點產(chǎn)生的輻 射場強疊加: 圖二線性相控陣天線這一天線陣的方向圖函數(shù)為： F⑹丘點卄⑷M=sini1A 圖三平面相控陣天線 相控陣在快速跟蹤雷達、測相等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，它可以使主瓣指向隨著通信的需要而不斷地調(diào)整。相控陣為主瓣最大值方向或方向圖形主要由單位激勵電流的相對來控制天線陣。通過控制陣列天線中輻射單元的饋電相位改變方向圖形狀的天線?？刂葡辔豢梢愿淖兲炀€方向圖最大值的指向，以達到波速掃描的目的。在特殊情況下，也可以控制副瓣電平、最小值位置和整個方向圖的形狀。用機械方法旋轉(zhuǎn)天線時，慣性大、速度慢，相控陣天線克服了這已缺點，波速的掃描高。它的饋電相一般用

3、電子計算機控制，相位變化速度快，即天線方向圖最大值指向或其他參數(shù)的變化迅速。這是相控陣天線的最大特點。 一般相控陣天線應(yīng)對每一輻射單元的相位進行控制。為了節(jié)省移相器和簡化控制線路，有時幾個輻射單元共用一個移相器。相控陣天線的關(guān)鍵器件是移相器和天線輻射單元。移相器分連續(xù)式移相器和數(shù)字式移相器兩種。連續(xù)式移相器的移相值可在0°?360°范圍內(nèi)連續(xù)變化，數(shù)字式移相器的移相值是離散的，只能是360X(1/2)5的整數(shù)倍，移相器應(yīng)保證在一定的頻率范圍內(nèi)獲得所需要的移相值。天線輻射單元的設(shè)計應(yīng)使一定移相范圍內(nèi)和一定頻率范圍內(nèi)的輸入阻抗的變化盡可能小，以保證發(fā)射機正常工作，防止由于射頻信號的多次反射而出現(xiàn)

4、寄生副瓣和方向圖中出現(xiàn)凹點的現(xiàn)象。相控陣天線的饋電方式分傳輸線饋電和空間饋電兩種。在傳輸線饋電方式下，射頻能量通過波導(dǎo)、同軸線和微帶線等微波傳輸線饋給輻射單元。在空間饋電方式下，發(fā)射機產(chǎn)生的射頻能量通過輻射裝置輻射至自由空間，傳輸一段距離后由一個接收陣接收，接收陣的每個單元或一組單元所接收到的信號，經(jīng)過移相器移相后再饋給發(fā)射陣的發(fā)射單元并輻射出去。 相控陣天線陣列本身的設(shè)計主要是幅度、相位分布設(shè)計和單元阻抗設(shè)計。陣列尺寸由波束寬度最窄時的寬度值和副瓣電平?jīng)Q定。相位分布主要根據(jù)波束要求而定。由于單元方向圖和阻抗的限制，通常平面相控陣最大掃描范圍為±60°的圓錐，加上一個球罩透鏡后也可得到半球掃描。若僅要求方向圖最大值在空間移動，只需要形成線性變化的相位分布。這時方向圖的最大值方向垂直于等相位面。在方向圖的某些方向上會出現(xiàn)寄生副瓣，其大小與具體的相位分布規(guī)律有關(guān)。為了滿足特殊要求，則需要采用方向圖綜合法，事先算出所需的陣面相位分布。為了簡化饋電結(jié)構(gòu)，有些相控陣天線是等幅度的。為了克服等幅分布時副瓣電平高的缺點，可采用密度加權(quán)。雷達中使用相控陣天線后，波束控制靈活性顯著提高，故可制成多功能雷達，使一部雷達起幾部常規(guī)雷達的作用。