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天线阵列

由jairam sankar.

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天线阵列
天线阵列

天线阵列的基础知识

天线阵列是辐射元件的组装。单个元素的辐射图案相对宽,每个元素提供低的方向性值。但是,在许多应用中,我们需要具有非常高的指示特性的天线。通过增加天线的电尺寸可以提高天线的指示特性。

增加天线的尺寸而不需要增加各个元件的尺寸的一种方法是形成一系列天线元件。阵列的总场由由各个元素辐射的辐射的矢量添加。阵列的元素不需要相同,但是当各个元件被认为是相同的时,设计这样的阵列通常是方便简化的。

因此,在这里,我们将考虑一个具有相同元素的数组。在设计阵列中,我们具有多个控制,例如整体阵列的几何配置,元件之间的距离,激励(幅度和相位)和各个元素的图案。

相同元素数组

在本节中,我们建立了分析相同元素阵列的基本方法。

如图所示,让我们考虑一系列n个相同的元素。位置向量一世元素由。激发一世元素被赋予在其中的何处,并且分别是相对幅度和相位。

让元件辐射的电场,当放置在原点和统一激励时

距离一世远场的元素是相位变化和幅度变化。该点的总电场P.是(谁)给的

从(2)可以看出,总辐射场由参考元素的辐射场的乘积和术语给出

期限被称为天线阵列的阵列因子。

两个元素数组

在等式(3)中,我们观察了n个元素阵列的阵列因子的表达式。为了简化我们的讨论,让我们考虑一个双元素数组。此外,我们认为这些元素是各向同性点来源。正在考虑的阵列配置如下图所示

特征

创建固定天线阵列的主要目的是天线方向增益的增加;如果最佳馈送,由n个相同元素组成的数组可以实现高达n的增益增加。寄生阵列不达到这样的增加,因为在通过被动耦合可实现的电流分布上有更多限制。

用于增加天线增益的阵列是所谓的替代方案光圈天线,其中使用单个几何结构实现增益,更多类似于光学聚焦装置。设计如喇叭天线抛物面盘天线在更高的频率(更短的波长)变得更实用,而天线阵列可以在任何波长实用。在较低的频率下,刚性地转动一个大的结构可能是不可行的,通过电子调整元素的相对相位,阵列可以变得可操纵(或者可以调整以优化特定的辐射模式)。这一原理常用于AM广播,其中两个或更多的大型固定发射塔(垂直单极)可能被“逐步提高”,以创建所需的辐射模式;显然,这种结构一旦建立起来就不能移动。


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