泰勒阵列设计：实现单脉冲雷达与副瓣电平控制

"这篇文档是关于使用同一泰勒阵列设计单脉冲雷达射频电路的实例，讨论了余量设计原则以及泰勒综合法在阵列天线设计中的应用。主要内容包括阵列天线的设计考量，特别是副瓣电平的要求，以及如何通过泰勒阵列实现单脉冲雷达体制，即同时产生和、差方向图。" 在无线通信和雷达系统中，阵列天线起着至关重要的作用，它们通过空间干涉原理，将多个相同基本天线按照特定规律排列，以实现能量的高效定向辐射或接收。阵列天线可以是直线阵、平面阵（如矩形平面阵、圆形平面阵）或共形阵，其设计的目标通常包括提高增益、增强方向性以及形成特定形状的波束。 在阵列天线设计中，余量设计是一个关键步骤。考虑到制造过程中的误差，如幅度误差、相位误差和单元间的互耦效应，设计时通常会设定比实际需求更低的副瓣电平，以确保即使在存在误差的情况下也能满足性能指标。例如，如果目标副瓣电平是-25dB，实际设计时可能会选择-33到-35dB作为余量指标，确保系统在实际应用中仍能保持良好的性能。 同一泰勒阵列可以用于实现单脉冲雷达体制，这要求阵列单元数为偶数，并且当阵列一分为二时，两部分单元的馈电相位相差π。这样，阵列既可以产生和波束，也可以产生差波束，从而实现方位和距离的精确探测。 在具体设计实例中，如设计一个N单元、等间距为d的泰勒直线阵列，目标是实现±30°的扫描，侧射时半功率波瓣宽度为5°，副瓣电平为-26dB，同时具备和、差方向图。设计过程包括确定单元数N和间距d，计算最大扫描角对应的相位，计算方向性系数，确定单元激励幅度分布及排列顺序，最后写出和、差阵因子表达式，计算并绘制方向图。 在解决这些问题时，需要综合运用泰勒级数理论和干涉原理，通过对单元相位和幅度的精细调控，实现所需波束特性。随着技术进步，如T/R组件的集成度提高，阵列天线在低副瓣、电扫描和多功能方面的能力得到了显著提升，成为现代雷达和其他无线通信系统中的首选解决方案。