阵列天线分析：差方向图主瓣与副瓣特性

"这篇文档是关于阵列天线分析与综合的，主要讲解了差方向图主瓣和副瓣的最大值位置以及相关的雷达指标。内容包括差方向图的定义、主瓣最大值的位置、主瓣宽度、副瓣电平、方向性系数等，并涉及到偶数阵列的反相激励情况。" 在无线通信和雷达系统中，阵列天线的设计至关重要，因为它直接影响到信号的传播特性和系统的性能。差方向图是阵列天线分析中的一个重要概念，它描述了天线辐射能量在不同方向上的分布。主瓣和副瓣是差方向图的关键特征，其中主瓣代表天线辐射能量最集中的方向，副瓣则表示在主瓣之外的其他能量分布方向。 差方向图主瓣的最大值位置可以通过公式(1.173)和(1.174)来确定，对于奇数阵和偶数阵有不同的表达形式。主瓣的最大值通常出现在u=0处，对应于理想情况下的最大方向性。而副瓣最大值的位置可以通过这些公式计算，它们反映了天线在非主瓣方向上的辐射强度。 副瓣电平(SLL)是衡量阵列天线性能的一个重要指标，它表示副瓣相对于主瓣的最大值的衰减程度。较低的副瓣电平意味着更好的方向性，减少干扰和提高信号质量。根据给定的信息，一个良好的工程实践是要求副瓣电平低于-25dB。方向性系数(D)则是衡量天线增益的参数，它表示天线在最佳方向的辐射效率。 此外，差方向图的零深是另一个重要的参数，它定义了主瓣两侧零点的深度。理论上来讲，如果激励幅度对称且相位相差180度，零深可以达到-∞dB，但在实际应用中，由于制造和安装误差，零深通常要求至少低于-25dB。零点处的差斜率值反映了主瓣边缘的陡峭程度，较大的斜率值意味着更好的方向性。 对于偶数阵列，当采用反相激励时，即一半单元与另一半单元相位相差180度，可以实现幅度为正负相间的分布。这可以通过直接相加法或Z变换法来计算阵列因子，从而得到反相激励下的差方向图特性。 总结来说，差方向图的主瓣和副瓣最大值位置、副瓣电平、方向性系数、零深和差斜率值是阵列天线设计中必须考虑的关键参数，它们共同决定了天线的指向性、分辨率和抗干扰能力。理解和优化这些参数对于提升无线通信和雷达系统的性能至关重要。