都知道相控阵雷达很厉害，但你真的了解它吗？

发布时间：

2024-07-16

电子扫描阵列（ESA），也称作相控阵，利用电子手段实现波束的灵活扫描，无需物理移动部件，从而具备了快速改变波束方向的能力。这种技术的优势在于其波束的指向性可控、扫描范围广泛，并且能够实现高增益。相控阵天线发射的电磁场及其能量分布通常通过归一化的方向图来展…

电子扫描阵列（ESA），也称作相控阵，利用电子手段实现波束的灵活扫描，无需物理移动部件，从而具备了快速改变波束方向的能力。这种技术的优势在于其波束的指向性可控、扫描范围广泛，并且能够实现高增益。

相控阵天线发射的电磁场及其能量分布通常通过归一化的方向图来展示，该方向图揭示了波束的形状、天线的增益以及副瓣等关键特性。

在相控阵中，波束的指向始终与等相位面垂直，而等相位面的位置由阵元间的馈电关系决定。当所有阵元均接受等幅馈电时，线性阵列的波束方向图函数呈现为sinc函数形式。通过分析阵因子，可以计算出相控阵的波束宽度，相关的公式推导在专业书籍中有详细介绍，这里给出结果：

在均匀口径照射条件下，3dB波束宽度的常数k约为0.886，而4dB波束宽度的常数k则约为1。

天线口径越大，波束越窄

从上述公式可以发现一个有趣的现象：天线口径（Nd）的增加，伴随着阵元数量的增多和阵元间距的扩大，会导致波束宽度缩小。简而言之，线阵的长度增加会使得波束变得更加狭窄，进而提升天线的增益。

描角度越小，波束越窄

进一步探讨，我们会发现扫描角度的扩大对波束宽度有显著影响。当扫描角度达到正负60度时，其余弦值增至1/2，相较于0度时翻了一番。这表明，随着扫描角度的增加，波束宽度会加宽，同时天线增益也会受到影响而降低。因此，通常情况下，扫描角度会限制在正负60度以内，这也是为何某些军舰或预警飞机采用三块天线以实现360度空域覆盖的原因。