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(dòng)通信系統(tǒng)中最重要的一種天線形式，由三個(gè)部分組成：天線陣、饋電網(wǎng)絡(luò)和波束控制器。基本原理是微處理器接收到包含通信方向的控制信息后，根據(jù)控制軟件提供的算法計(jì)算出各個(gè)移相器的相移量，然后通過(guò)天線控制器來(lái)控制饋電網(wǎng)絡(luò)完成移相過(guò)程。由于移相能夠補(bǔ)償同一信號(hào)到達(dá)各個(gè)不同陣元而產(chǎn)生的時(shí)間差，所以此時(shí)天線陣的輸出同相疊加達(dá)到最大。一旦信號(hào)方向發(fā)生變化，只要通過(guò)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(shí)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 圖一 N單元相陣遠(yuǎn)區(qū)觀察點(diǎn)P處的總場(chǎng)強(qiáng)可以是認(rèn)為線陣中N個(gè)單元在P點(diǎn)產(chǎn)

2、生的輻射場(chǎng)強(qiáng)疊加： 圖二 線性相控陣天線 這一天線陣的方向圖函數(shù)為： 圖三 平面相控陣天線相控陣在快速跟蹤雷達(dá)、測(cè)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(lì)電流的相對(duì)來(lái)控制天線陣。通過(guò)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。控制相位可以改變天線方向圖最大值的指向，以達(dá)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(gè)方向圖的形狀。用機(jī)械方法旋轉(zhuǎn)天線時(shí)，慣性大、速度慢，相控陣天線克服了這已缺點(diǎn)，波速的掃描高。它的饋電相一般用電子計(jì)算機(jī)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

3、迅速。這是相控陣天線的最大特點(diǎn)。一般相控陣天線應(yīng)對(duì)每一輻射單元的相位進(jìn)行控制。為了節(jié)省移相器和簡(jiǎn)化控制線路，有時(shí)幾個(gè)輻射單元共用一個(gè)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360×(1/2)n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(jì)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(jī)正常工作，防止由于射頻信號(hào)的多次反射而出現(xiàn)寄生副瓣和方向圖中出現(xiàn)凹點(diǎn)的現(xiàn)象。相控陣天線的

4、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(guò)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(jī)產(chǎn)生的射頻能量通過(guò)輻射裝置輻射至自由空間，傳輸一段距離后由一個(gè)接收陣接收，接收陣的每個(gè)單元或一組單元所接收到的信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(jì)主要是幅度、相位分布設(shè)計(jì)和單元阻抗設(shè)計(jì)。陣列尺寸由波束寬度最窄時(shí)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(gè)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(dòng)，只需要形成線性變化的相位分布。這時(shí)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(huì)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(jiǎn)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