相控阵天线阵面根据阵元排列方式可分为线性阵列、平面阵列(矩形栅格、三角栅格、六边形、圆形等)以及特殊三维阵列,其阵列图因具体设计而异,以下为典型阵列图特征及分析:
线性阵列
- 阵元排列:阵元呈直线排列,仅需一个移相器,波束控制限于单一平面。
- 特点:结构简单,但波束扫描范围受限,适用于一维扫描场景。
平面阵列
- 矩形栅格阵列:
- 阵元排列:阵元按矩形网格分布,行间距和列间距可调。
- 特点:馈电分布可分离时,阵因子方向图为沿x和y方向直线阵列的乘积,适用于二维扫描。
- 三角栅格阵列:
- 阵元排列:阵元按三角形网格分布,可视为两个矩形栅格嵌套。
- 特点:在相同天线指标下,所需阵元数更少,排列更紧密,适合大角度扫描。
- 六边形阵列:
- 阵元排列:由矩形阵列切角形成,副瓣电平更低。
- 特点:两个主面方向图副瓣电平降低,适用于对副瓣抑制要求高的场景。
- 圆形阵列:
- 阵元排列:阵元均匀分布在圆环上,副瓣电平更低。
- 特点:两个主面方向图副瓣电平比矩形阵列低4dB,适用于全向扫描需求。
三维阵列
- 阵元排列:由多个均匀圆阵堆积而成,形成立体阵列。
- 特点:可实现三维空间波束扫描,适用于5G大规模MIMO等复杂通信场景。
特殊阵列
- 空心平面阵列:
- 阵元排列:对平面阵列中间阵元进行挖空处理。
- 特点:可用于摆放其他器件,但会导致方向图副瓣电平升高,需权衡功能与性能。