胡昌海 王任 陈传升 王秉中

(电子科技大学应用物理研究所, 成都 611731)

目前学者们普遍认为, 平面相控阵的方向性系数在扫描过程中按照余弦规律变化, 无法实现从侧射到端射的大角度范围波束扫描.为了明晰面阵扫描方向图的变化规律, 本文从阵因子的严格公式出发, 分析了不同规模平面相控阵的方向性系数随扫描角度的变化, 并将由严格阵因子公式得到的方向性系数变化趋势与余弦规律进行了比较.分析表明, 有限大面阵的方向性系数在近端射区域不满足余弦变化规律, 且在端射区域不为零.基于上述结论, 本文进一步提出了采用单元方向图赋形弥补阵因子方向性系数变化的思路, 为平面相控阵实现超大角度范围波束扫描指明了方向.

1 引 言

当前通信雷达系统中所使用的相控阵天线通常只能在 ± 45°或 ± 60°范围内进行有效扫描[1−6].具有大角度扫描能力的相控阵可以极大地提高军、民用系统的性能、降低阵面数量, 因此, 大角度扫描相控阵研究受到了学界的普遍关注[2−8].

影响平面相控阵天线波束扫描范围的因素主要有3 个: 1) 波束扫描过程中阵因子方向性系数的变化; 2) 阵元方向图的形状和覆盖范围; 3) 阵列波束扫描过程中端口阻抗的变化.在阵元方向图研究方面, 学者们已经基于方向图可重构原理、镜像原理等提出了大量拓展阵元波束覆盖范围的方法[7−14], 其中, Wang 等[11,12,14]和Wen 等[13]通过分析基本天线单元提出了构造一维、二维宽……