相控阵天线的阵列因子是其内在特性,它描述了阵列天线在远场产生的辐射模式,并且不受单个天线单元的辐射特性的影响。阵列因子主要由天线单元的数量、单元的排列方式、各单元的间距、激励相位和幅度等因素决定。
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天线阵列因子
推导出阵列理论中最重要的函数 - 阵列因子。
考虑一组 N 根相同天线朝向同一方向,每个天线的辐射方向图由下式给出,
R=(θ,Φ)
假设 i 位于由下式给出的坐标,
ri=(xi, yi, zi)
假设天线阵列中来自单元的信号分别乘以复数权重 (天线阵列单元权重) Wi, 然后求和形成相控阵输出 Y。
天线阵列的输出将根据入射平面波的到达角度而变化。以这种方式, 阵列本身是一个空间滤波器 - 它根据它们的信号过滤传入的信号到达角度。输出 Y 是(θ,Φ) 的函数,即到达角相对于阵列的波。此外,如果阵列正在发射,则辐射由于互易性,模式在形状上将与接收模式相同。
Y 可以写成:
阵列天线的优化
阵列因子是阵列中天线坐标和所用权重的函数。
通过调整这些参数,可以优化天线阵列的性能,以实现理想的性能。
例如,可以通过改变权重来操纵天线阵列(改变最大辐射或接收的方向)。
相控阵天线广泛应用于雷达、通信、卫星通信、气象观测等领域。阵列因子(Array Factor, AF)是描述阵列天线在远场方向上的辐射特性的数学表达式。相控阵天线的阵列因子是其辐射特性的重要描述工具,通过调整天线单元的数量、间距、激励相位和幅度等参数,可以实现波束的精确控制和优化天线性能。