目錄

• • 簡介
  • 有源駐波概念和計算公式
  • 平面陣列天線的有源駐波
  • • 平面陣列有源駐波計算公式
    • 平面陣列有源駐波仿真示例
    • 不同幅度加權下的有源駐波分析
    • 不同耦合系數/隔離度的有源駐波分析

簡介

有源相控陣最大的特點是每一個收發天線后均連接一個獨立的T/R組件，每一個T/R組件相當于一個常規雷達的高頻前端，它既有發射功率放大器，又有低噪聲放大器及移相器/延時器、二級波束控制電路等多種功能電路。通過T/R組件中的數控移相器/延時器可以快速改變各天線單元之間的相位差，以實現波束掃描。對于包含發射功能的相控陣系統，陣列有源駐波是一個非常重要的指標，其直接反映了發射狀態下電磁波通過空間耦合反向進入陣元的功率大小，有源駐波越大標志反向耦合功率越大，此時將可能損壞后端的收發通道。

有源駐波概念和計算公式

互耦效應引起的有源駐波參數可以采用單元間耦合系數的散射矩陣法進行分析，它對任何形式的陣列單元結構都適用。具有n個陣元的陣列可以看成是n端口網絡，設n個端口上進波和出波分別為a1,a2…an和b1,b2·…bn,
它們之間的散射關系可表示為：

存在互耦效應時，在有源S參數矩陣里，第i單元的反射系數Ri，定義為為陣列中所有單元在第i單元上的總出波除以第i單元的進波：

第i單元的駐波比由下式給出：

平面陣列天線的有源駐波

平面陣列有源駐波計算公式

一個平 X方向陣元數為M、Y方向陣元數為 N的平面陣，第mn號陣元的有源反射系數如下所示：

α為方位掃描指向角，β為俯仰掃描指向角，S_mn,pq 表示非掃描狀態下mn號陣元與pq號陣元的矢量電壓耦合系數。其有源駐波如下所示：

綜上可以看出陣列的有源駐波同天線陣元之間的固有耦合系數以及波束指向角度均有直接的聯系。

平面陣列有源駐波仿真示例

建立一個5X5的平面陣列如下所示：

中間陣元cen與周圍陣元的耦合系數和相位如下所示：

中間單元在不同掃描角度下的有源駐波如下所示：

不同幅度加權下的有源駐波分析

對如上所示的5X5的平面陣列進行泰勒加權，加權的副瓣電平不同，得到的有源駐波也不相同，如下所示：

不同耦合系數/隔離度的有源駐波分析

如上所示，5X5的平面陣列，中間9個陣元的隔離度/耦合系數較差，旁邊16陣元的隔離度/耦合系數相較于中間9陣元要低-10dB。我們設置中間9陣元的隔離度在[-a，-a+10dB]范圍內的隨機數，旁邊16陣元為[-a-10dB，-a]范圍內的隨機數，不同a值對應的有源駐波如下所示：

如上所示，保持相鄰單元的耦合系數/隔離度在[-25，-15]dB間，平均隔離為-20dB將會有較好的有源駐波。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的相控阵天线（十一）：阵列天线有源驻波分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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