【正文】 值，得 ()對于并排振子均勻直線陣，見圖12，由式()可得其 yz面()方向圖函數(shù)為 ()式中用了關(guān)系。表示振子上電流沿z軸變化的函數(shù)，其近似為 , ()為delta函數(shù)。 電流源的輻射場假設(shè)在xz平面上有一個(gè)面積為S的面電流源，其面電流密度為，如圖11所示，求遠(yuǎn)區(qū)輻射場。第一章 直線陣列的分析167?，F(xiàn)在的無線電通訊系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)中愈來愈多地采用陣列天線，例如，在民用移動(dòng)通訊系統(tǒng)中，作為基站天線的平板陣列天線、航管雷達(dá)天線等，軍用的遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)天線、預(yù)警機(jī)載雷達(dá)天線、一些炮瞄雷達(dá)天線、導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)天線，微波著陸系統(tǒng)天線等。天線輻射能量的集中程度如此之高，采用單個(gè)的振子天線、喇叭天線等，甚至反射面天線或卡塞格倫天線是不能勝任的，必須采用陣列天線。天線的基本功能是能量轉(zhuǎn)換和電磁波的定向輻射或接收。平面陣又分矩形平面陣、圓形平面陣等；還可以排列在飛行體表面以形成共形陣。等等。陣列天線采用何種形式的單元天線完全取決于工作頻率、頻帶寬度、環(huán)境、制造成本等諸多其它因素。對于可分離型的矩形網(wǎng)格矩形邊界的平面陣列，可以看作是一些直線陣列按行或按列排列在一起構(gòu)成的。對稱振子組成的直線陣主要有兩種排列形式，一種是平行振子直線陣，如圖12所示，一種是共軸振子直線陣，如圖13所示。一般情況下，單元方向圖是已知的，因此，研究陣因子的特點(diǎn)便能獲得陣列的輻射特性。由式()可見，共軸振子線陣的方向圖函數(shù)與無關(guān)，說明是關(guān)于z軸旋轉(zhuǎn)對稱的。任意形式單元天線構(gòu)成的直線陣如下圖16所示?！霎?dāng)時(shí)，即最大指向在陣軸方向，稱為端射陣。的第二個(gè)最大值出現(xiàn)在時(shí)。此時(shí)要求各單元激勵(lì)相位為。除外，方向圖零點(diǎn)可由確定。所謂半功率波瓣寬度，在功率方向圖中是指最大輻射功率下降一半所對應(yīng)的角寬度，或在場強(qiáng)方向圖中其場強(qiáng)為最大值的所對應(yīng)的波瓣角寬度，如圖110所示。但這種做法較繁。在工程上，其定義是：在總輻射功率相同的情況下，主瓣最大方向上的功率密度與全空間的平均功率密度之比?！鰝?cè)射陣：這種形式容易實(shí)現(xiàn)，工程上多采用這種形式的陣列。(2) 電控掃描簡稱電掃描，是天線本體固定不動(dòng)，通過改變饋電相位或頻率來實(shí)現(xiàn)波束掃描。 強(qiáng)方向性端射陣均勻直線陣的陣因子為 式中。圖112 10元端射陣不同附加相位的方向圖(N=10，)時(shí)為普通端射陣，時(shí)端射陣方向圖的主瓣寬度越來越窄，但副瓣電平越來越高。由式()和()解得：當(dāng)N=10時(shí)，正是圖112中紅線所示的端射陣方向圖，這個(gè)方向圖就是10單元強(qiáng)方向性端射陣的方向圖。 用Z變換法分析陣列特性前面我們主要分析了等幅激勵(lì)的均勻直線陣，得到了簡單的陣因子表示， ()其副瓣電平為－。用Z變換理論分析陣因子函數(shù)，要求輻射單元為等間距直線排列，相位為均勻遞變規(guī)律變化，激勵(lì)幅度的包絡(luò)函數(shù)存在Z變換。若引入單位閘門函數(shù) ()則陣因子可寫成Z變換的簡潔形式 ()引入閘門函數(shù)后，限制了求和上限，因此，上式稱為的有限Z變換。對一些簡單的陣列激勵(lì)分布，如后面圖114的N為奇數(shù)的三角形幅度分布，圖 116的N為偶數(shù)的三角形幅度分布，以及圖118的反相激勵(lì)的N為偶數(shù)的三角形分布，也可得到其Z變換。 ← ()式中，對上式取絕對值得 ()2. Z變換法由式()可得三角形分布的陣列函數(shù)為 ← ()取其絕對值 ()■主瓣最大值出現(xiàn)在處，由式()和式()均可得到 ()■零點(diǎn)位置 令 即 () 由第一零點(diǎn)位置i=1時(shí)的可確定主瓣零點(diǎn)寬度。對上式取絕對值得 ()2. Z變換法由式()可得偶數(shù)單元的三角形分布陣列函數(shù)為 ← ()取其絕對值 ()34。列出如下 1 2 3 4 (o) 180=180=■方向圖歸一化陣因子函數(shù)為： 分貝表示為 ()其陣軸所在平面內(nèi)的方向圖如圖115所示。一些典型的陣列分布對應(yīng)的陣列函數(shù)如下表11給出。把改寫為 ()令，則 ← ()于是， ()求陣列幅度分布的有限Z變換(陣因子)時(shí)將用到如下兩個(gè)定理。設(shè)有一個(gè)分布序列，其Z變換定義為 記作 ()式中，z是一個(gè)復(fù)變量，此式為雙邊Z變換。由于各單元的饋電幅度不同，不能得到均勻直線陣陣因子那樣的簡單表達(dá)式。 強(qiáng)方向性端射陣的其它參數(shù)強(qiáng)方向性端射陣的陣因子為 式中，且 。因此，總可找到一個(gè)合適的值，使得方向性系數(shù)最大。時(shí)，最大指向?yàn)?時(shí)， 最大指向?yàn)?端射陣的方向性系數(shù)為：，電控掃描的優(yōu)點(diǎn)是波束掃描速度快，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和跟蹤高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，缺點(diǎn)是電控掃描過程中，天線的輻射特性會改變，造價(jià)高。典型的端射陣有八木天線、對數(shù)周期振子天線等。若單元天線為無方向性的理想點(diǎn)源，則對于陣軸為z軸的陣列 ← ()其最大值出現(xiàn)在處， ()得 ()式中， ()因，且積分上下限變?yōu)橛墒?)得 ()這是不等幅激勵(lì)直線陣方向性系數(shù)的一般計(jì)算公式。 ()或 得 ()由此可確定側(cè)射陣()和端射陣()的副瓣位置?！鰧?cè)射陣(，式()取負(fù)) 得 當(dāng)時(shí)，很小，即 得 ()端射陣的主瓣寬度與陣列長度平方根成反