阵列天线中各单元之间的互耦影响-ads2011射频电路设计与仿真实例

§5.5 阵列天线中各单元之间的互耦影响 相控阵天线是由大量辐射单元组成的，单元之间的互耦效应将使阵列单元 馈电电路的反射增大，甚至出现盲区，使天线无法工作。 一个有限口径的相控阵，由于单元在阵列中的位置不同则受周围单元的互 耦影响就不同，互耦不仅影响单元的馈电电路中的反射，还将影响单元的方向 图。在前面的阵列辐射方向图分析中没有考虑阵列的互耦影响。 阵列中的某个单元仅受邻近的一些单元的互耦影响。互耦的大小除与距离 有关外还与单元的方向图、极化等有关。在相控阵天线的扫描过程中，随着波 束指向的变化，互耦影响也将变化，扫描角度愈大，互耦就愈严重。另一方面， 相控阵天线为了不出现栅瓣，往往使得单元间距较小而排列较紧密，互耦也必 然会增强。因此，在相控阵天线中互耦是不可忽略，且是在不断变化的。其后 果是：将引起单元阻抗失配；影响功率发射；阵列方向图畸变；以至出现扫描 盲区等等。 互耦是两个天线之间的能量相互耦合效应或电磁感应。由于单元具有较宽 的方向图，故不可能将能量集中在一个方向辐射，或只接收某一方向的入射波。 发射时，辐射能量将沿着方向图不为零的所有方向辐射，因此就有一部分能量 进入其它的单元方向图不为零的作用范围内而被接收，于是在这个单元上产生 感应电流而被再激励(寄生激励)。这个寄生激励的能量又以其固有的方向图辐射 出去，且其中的一部分又耦合回原来的单元中。同时，还有一部分进入到信号 源中，而产生反射引起失配。这种现象称为单元间的互耦影响。 如果波束扫描，则单元间的相位差随之变化。于是一个单元耦合到另一个 单元的能量也将改变，从而改变了互耦能量的强弱。能量耦合与单元方向图、 极化、阵列馈电网格形状等有关。单元方向图愈尖锐，互耦就愈弱，但是单元 方向图愈尖锐则阵列波束扫描范围愈窄。所以在单元方向图的选择上要全面考 217