理解相控阵天线的方向图(理解相控阵天线的方向图示)

导语：理解相控阵天线的方向图

考虑一维阵列天线，由一排间隔很近的发射单元组成，每个阵元在所有方向上发射一个振幅、相位和频率相同的波。

为了测量这些波在不同方位角下的总强度，我们把一个场强探测器放在足够远的地方，使得从探测器到所有发射单元的视线几乎平行。从阵列垂直平分线上的一个点开始，我们将场强探测器沿固定半径的弧线从阵列中心移动。

在任何一点上，场强取决于接收波的相对相位，而相对相位又取决于发射单元之间的距离差。如果我们从阵列的一端画一条垂直于视线到探测器的直线(AB)，那么这些差异就能很好地显示出来。这条线与阵列的夹角等于探测器的方位角θ。

现在，如果θ为零，并且探测器远离阵列，则探测器到所有发射器的距离基本上是相同的。这些波是同相位的，它们的场强叠加成一个很大的值。

但是，如果θ大于零，那么探测器到发射单元的距离就会逐渐增大。因此，接收波的相位都略有不同，场强之和没有θ为零时那么大。

随着方位角的增大，距离差增大。最终达到了一个点，如探测器至第一发射器(第1号)的距离与至中心发射器(第7号)距离之差为半波长。

那么，1号接收波与7号接收波相互抵消。从2号和8号收到的波也是如此。以此类推，从所有发射器接收到的波强度之和为零。探测器已经到达了天线辐射强度总和为零的方位角。

如果θ进一步增加，阵列末端发射器的波将不再完全抵消，并且之和会增加。当探测器到阵列首末两端的距离之差为1.5个波长时，会达到另一个峰值。3到10发射单元发出的波依然对消，但两头发射器发出的波，1和2以及11和12，相加能够产生一个可观的结果。探测器的位置位于阵列第一旁瓣的中心。

如果θ进一步增加，发生对消的部分就会增加，并且重复上述过程。场强与方位角的关系如图所示，可由下列方程表示。其中E是场强，x与θ成正比。这被称为sinx/x或sinc函数。

实际上，x=π(L/λ)sinθ。其中是波长。所以只有当θ值比较小时，x与θ成正比。随着θ的增加，逐渐小于θ，导致高阶旁瓣的幅度逐渐减小。功率与场强的平方成正比。因此，用功率表示的辐射能量在角度上的分布方程。

辐射方向图是描述天线发出无线电波的强度与方向(角度)之间依赖关系的图形，在考虑方向系数时，以位于中心的主瓣功率为参考，其他方向上的辐射功率表示为与主瓣功率的比值。该比值通常以分贝表示，并绘制成直角坐标，如图所示。

由于方向图通常不是绕主瓣中心旋转对称，想要完整刻画天线的方向性，必须通过许多不同的平面来描述。一般来说，方向图的三个特征是我们需关注的：主瓣宽度，主瓣增益，以及副瓣的相对强度。

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