【導(dǎo)讀】相控陣采用的是電子方法實(shí)現(xiàn)波束無慣性掃描，因此也叫電子掃描陣列(ESA)，它的波束方向可控、掃描也靈活，并且增益也可以很高。
相控陣采用的是電子方法實(shí)現(xiàn)波束無慣性掃描，因此也叫電子掃描陣列(ESA)，它的波束方向可控、掃描也靈活，并且增益也可以很高。
對(duì)于相控陣天線輻射的電磁場及其能量分布通常用歸一化的天線方向圖來描述，它反映了波束形狀、天線增益、副瓣等特性。
波束的指向始終與等相位面垂直，而等相位面由陣元間的饋相關(guān)系確定，因此在各個(gè)陣元都是等幅饋電情況下，線性陣的波束方向圖函數(shù)為 sinc 函數(shù)。可以通過陣因子來計(jì)算相控陣波束寬度，詳細(xì)的公式推導(dǎo)在有關(guān)相控陣的書籍中都有，這里給出結(jié)果：
通常，均勻口徑照射情況下 3dB 波束寬度的 k=0.886，若是 4dB 波束寬度的 k=1；
天線口徑越大，波束越窄
從上面的公式可以看出當(dāng)天線口徑(Nd)越大，也就是陣元數(shù)越多，陣元間距越大，波束越窄；直觀的理解就是線陣越長，波束寬度就越窄，天線增益越大！
描角度越小，波束越窄
隨著掃描角度的增大，波束寬度會(huì)變寬，掃描角正負(fù) 60 度時(shí)，其余弦值為 1/2，相比于 0 度時(shí)增大了一倍；隨著掃描角度的增加，不僅僅是波束寬度會(huì)惡化，天線增益也會(huì)惡化。通常一般不大于正負(fù) 60 度，這也是某些戰(zhàn)艦或預(yù)警機(jī)上用三塊天線來覆蓋 360 度空域的原因。
波長越短，波束越窄
從公式還可以看出在天線口徑不變的情況下，波長越長，波束寬度越大；例如：對(duì)于機(jī)載火控雷達(dá)，可用空間就那么大，因此更適合使用波長短的更高頻段，以便獲得更窄的波束。
動(dòng)圖仿真：
為了簡化對(duì)波束掃描的動(dòng)圖仿真，幅度進(jìn)行了歸一化，指向 0°時(shí)是 0dB。仿真時(shí)設(shè)置：N=32，d=λ/2，波束指向θB 從 0~60°，再從 60~0°，得到下面的動(dòng)圖：
從該動(dòng)圖可以看出：
1. 隨著波束指向的增大，波束寬度變胖，當(dāng)達(dá)到 60°時(shí)，變胖了一倍。
2. 隨著波束指向的增大，增益也有降低。
3. 沒有進(jìn)行降低旁瓣的加權(quán)，旁瓣較高。
波束寬度與掃描角θB 的關(guān)系：
當(dāng)掃描的最大角度為θmax 時(shí)，為了不出現(xiàn)刪瓣，陣元間距 d 和波長λ需要滿足關(guān)系：
也就是說當(dāng)陣元間距小于半波長時(shí)，即使掃描到 90°都不會(huì)出現(xiàn)刪瓣。如果你想看看出現(xiàn)刪瓣的情況，這里也有(設(shè)置 d=0.7λ)。
仿真程序如下：
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