阵列天线设计：泰勒阵列实现单脉冲雷达体制

"本文主要讨论了阵列天线的设计与应用，特别是泰勒阵列在单脉冲雷达体制中的实现。文章强调了余量设计的重要性，以确保在实际制造和使用中能够满足副瓣电平的要求。此外，还介绍了如何通过泰勒综合法设计一个具有特定性能参数的泰勒直线阵列，包括确定阵列单元数、间距、相位配置以及实现和、差方向图的条件。" 阵列天线是现代无线电系统中的关键组成部分，它们通过组合多个相同的基本天线单元，按照特定规则排列，以实现能量集中、增强方向性、降低副瓣电平等功能。在天线设计中，副瓣电平（SLL）是一个重要的指标，它衡量的是副瓣最大场强与主瓣最大场强的比值，通常以分贝（dB）表示。在实际应用中，由于制造误差和单元间的耦合效应，设计时应预留一定的余量，例如给定SLL为-25dB，实际设计时可能需要达到-33至-35dB。 泰勒阵列是一种能有效降低副瓣电平的阵列设计，它可以通过综合方法来实现特定的性能指标。例如，要实现一个泰勒直线阵列，需要确定阵列的单元数N和单元间距d，以及扫描角度下的相位配置。在给定的实例中，阵列需要实现±30°的扫描，半功率波瓣宽度为5°，副瓣电平为-26dB，并同时具备和、差方向图功能。这要求N取偶数以满足差方向图的条件，即阵列一分为二时，一半单元与另一半的馈电相位相差π。 实现和、差方向图的关键在于相位配置，对于差方向图，当阵列单元数为偶数且两半部分相位相差π时，可以产生正交的极化方向图。在解决实例问题时，需要计算扫描最大角度对应的相位、方向性系数以及每个单元的激励幅度分布。此外，还要写出和、差阵因子的表达式，并计算和绘制方向图。 阵列天线的应用广泛，包括雷达、通信、导航等领域。特别是在雷达系统中，相控阵天线因其快速的电扫描能力、波束赋形和宽覆盖范围而受到重视。随着技术进步，如T/R组件的集成度提高和成本降低，阵列天线在实现低副瓣和复杂功能方面展现出更强的能力。因此，理解并掌握阵列天线的设计原理和方法，对于优化系统性能至关重要。