阵列天线分析与综合-5.pdf

阵列天线分析与综合讲义 王建 第三章 平面阵列的分析与综合 §3.1 引言 前面两章分别介绍了直线阵列的分析与综合问题，本章讨论平面阵列的分 析与综合问题。对于常用的矩形栅格排列的矩形平面阵列来说，可把直线阵列 的分析与综合方法直接应用于平面阵。但是对于某些情况，如圆形平面阵，三 角形栅格平面阵等，则要求采用专用于平面阵列的分析与综合方法。因此本章 既要介绍如何把直线阵列的基本原理和方法直接应用于平面阵列，也将介绍平 面阵列的专用分析与综合方法。 常见的平面阵有一些基本类型，我们以栅格形式和边界形式来讨论，见如 下图 3-1 。 ■基本栅格形式：包括矩形栅格、三角形栅格、同心圆环和椭圆环栅格等。 ■基本边界形式：有矩形、六边形(矩形切角形成) 、圆形、椭圆形等。 矩形栅格、三角形栅格构成的平面阵，其外观可以是矩形、六边形、圆形 等。 同心圆环栅格阵列一般是圆形平面阵列。 同心椭圆环栅格阵列一般是椭圆形平面阵列。 143 阵列天线分析与综合讲义 王建 图3-1 几种典型平面阵形式 如果雷达采用单脉冲体制，且在俯仰和方位两个面内均要实现差方向图， 则要求平面阵列分为四个象限，如下图 3-2 所示。 图3-2 划分为四个象限的矩形和圆形平面阵 对于矩形栅格排列的矩形平面阵，如果各单元的激励幅度按行和列是可分 离的(即对所有 m 和 n 均满足 ) ，则平面阵的方向图就等于两个正交 I I ⋅I mn xm yn 的直线阵列方向图的乘积。因此，可把直线阵列的分析与综合的原理和方法直 接应用于这种平面阵。 对于圆形边界的圆形平面阵，不论采用哪种栅格排列，则可采用专用的圆 形口径综合方法来综合出口径分布。 §3.2 矩形栅格排列的矩形平面阵列 设有一个N x ×N y 单元的矩形栅格矩形平面阵列，放置在 xy 平面内，行间距 为d ，列间距为d ，如图 3-3 所示。第 mn 个单元的坐标位置为 x y x md , m 0,1,2, ,N −1 ⎧ m x x ⎨ y n nd y , n 0,1,2,,N y −1 ⎩ 位置矢量为 ˆ ˆ ˆ ˆ ρ xx +yy xmd =+ynd mn m n x y 144 阵列天线分析与综合讲义 王建 图3-3 矩形栅格排列的矩形平面阵 3.2.1 阵因子方向图函数及波束指向 1. 阵因子方向图函数 设第 mn 个单元的激励电流为I ，则其远区辐射场可表示为 mn −jkR mn −jkr e e jk R r