钱仰德，刘扬正

（南京工程学院基础部，江苏南京211167）

1 引 言

近年来，“相控阵”这个名词在军事界和科技界比较热门，前者是因为相控阵雷达在军事上得到了引人关注的应用，它依靠雷达的天线阵列，通过改变雷达波相位的方法来改变整体波束的方向，使传统雷达用机械转动天线面来控制波束的方式改变成用电子快速扫描的方式来搜索、探测目标，极大地提高了扫描刷新的速度.后者是因为相控阵原理在工业和医学等领域被广泛用于进行超声探伤或医学检测时的自动扫描和信号聚焦等.以上这些都是相控阵原理在比较前沿领域的应用，但对相控阵的具体工作原理，一般在教学上很少涉及.不少人对相控阵的原理更是充满着神秘感.为此笔者设计了“相控阵原理演示仪”，该仪器可通过定量的演示实验让学生从波的干涉理论来理解相控阵的基本原理，从而较好地配合了对物理学波动理论的学习.

2 设计原理

根据惠更斯原理，从多个振源S1，S2，S3，…发出的振动波，它们的波面各点可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波面的包络面又形成整个波在该时刻的新波面[1].因此，对于S1，S2，S3，…其中任一单一振源来说，它的振动所形成的振动波都是一系列不断向外扩展传播的球面波.如图1所示，从S1到S7各振源发出同频率的振动波，但在发出的时间上依次有相同的延时，则在任意时刻，这些振源S1，S2，S3，…产生的一系列球……