结论 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1.1 研究背景及意义

天线发射、接收电磁能量，是一种发射和接收电磁波的变换设备。单个天线的方 向图较宽，增益和方向性也有限，往往无法满足现实生活中的一些应用需求。在现代 军事领域，通常要求天线具有很强的方向性及高增益低波束宽等一系列指标。为了满 足这些要求，这时就需要将多个天线按照一定的方式排列起来,以满足特定的指标, 这些单个天线的组合便构成了阵列天线。

阵列天线定义为若干个天线按照一定的方式排列和激励,利用电磁波的干涉原理 和叠加原理来产生特殊的辐射特性,这种辐射系统称为天线阵列。阵列中的每一个天 线称为单元。

天线阵列的分类是依据阵元的排列方式进行的。阵元中心在同一条直线上的阵列 天线为线阵。若阵元中心都在同一个平面上,则称阵列为平面阵。平面阵有矩形平面 阵，圆阵等形式。其中矩形阵的阵列单元按矩形栅格排列;圆阵的阵元中心在一个同 心圆或椭圆上。平面阵单元之间可以等间距或不等间距排列。当天线阵列单元中心的 位置与某些特定曲面共形时称阵列为共形阵。

阵列天线对其中单元的形式并没有特殊要求。采用何种形式的天线单元需要综合 考虑环境，经济成本，工作频率范围等多种因素。大部分情况下, 尽量简化阵元的结 构,主要考虑天线阵列的排布。实际应用中阵元很多时候采用简单的结构。像偶极子, 波导缝隙天线这类结构简单的单元在天线阵列中就被经常使用。论文网

在构成天线阵列的时候，如果知道了阵列中单元的数目，排列方式以及激励，这 个阵列也就随之被确定。天线阵列的各种参数和电性能也随之固定。相反，如果已知 特定的辐射要求，去设计满足要求的阵列，确定阵列的阵元数、阵元的空间分布、每 个阵元的激励幅度和相位过程,我们叫做阵列天线的综合问题。这两个过程在研究天 线阵列的时候具有极大的实用价值，是阵列天线研究领域的核心问题。

1.2 国内外研究现状

2 阵列天线的基本理论

2.1 引言

若干个天线按照一定的方式排列和激励,利用电磁波的干涉原理和叠加原理来产 生特殊的辐射特性。由于构造单个的大天线在机械制造上非常困难，运用了天线阵列 之后采用若干个小型天线组成天线阵（所获得的电性能与单个大天线类似），成功地 将问题转化为若干个小型天线的馈电问题。

天线阵的辐射电磁场分布取决于阵元的数量、形式，阵元的排列方式以及激励幅 度和相位等。方向图乘积定理是理解研究各种阵列天线的基础。

2.2 方向图乘积定理文献综述

分析一个二元阵，如图所示，两个单元在 y 轴上放置。单元之间的距离为 d，它 们之间满足电流关系：

式中 m 为I2 和I 1 振幅比、ξ 为I2 和I1 的相位差。

图 2.1 二元阵示意图 二元阵中两个单元的辐射场写成：

阵列的远区辐射场等于两个单元辐射电磁场的矢量和，即：

由于阵元为相似元，远区辐射场方向函数是相同的。又知：