阵列天线增益与间距有关。以下从间距对增益的影响机制、理论设计原则、实际工程案例三个方面进行说明:
间距影响增益的机制
阵元间距通过控制信号相位分布影响增益。当间距使阵元信号相位差趋近于零时,增益达到最大值;若相位差过大,会导致相消干涉现象,使增益下降。间距与波长的比例关系直接影响天线阵列对信号的聚焦效果和方向性,进而决定增益表现。理论设计原则
- 半波长间距:若阵元间距等于信号半波长(λ/2),阵列方向图可获得良好定向性,此时阵元间信号相位差最小,增益接近理论峰值。
- 超波长间距风险:当间距超过波长时,可能产生栅瓣,导致信号非预期指向和接收区域干扰,同时波束宽度变窄、覆盖范围减小。
- 权衡策略:实际设计中需在覆盖范围和增益之间寻求平衡,避免因过度追求增益而牺牲其他关键性能。
实际工程案例
- 半波振子二元阵:当间距为0.95λ时,增益达到5.41dBi,较单元增益提升3.26dB;若间距超过2.5λ,虽可增益3dB,但主瓣波束变窄并出现栅瓣,影响实际应用。
- 八木天线二元阵:间距为0.5λ时排阵增益贡献仅0.5dB,而间距增至2.5λ时增益贡献达3dB,但继续增大间距会导致栅瓣出现,需根据需求选择最优间距。