相控阵天线等效口径

大型相控阵雷达天线阵面结构精度分析及控制苏力争;李智;刘继鹏;白云飞;徐向阳【摘要】天线阵面结构精度是雷达结构设计中需要控制的关键指标之一.文中首先分析了结构精度对阵列天线极化特性的影响,通过理论公式可以推导出合理的精度指标要求,随后以某大型天线阵面为研究对象,分析了影响阵面结构精度的各个因素,并对各因素进行了误差分配以及控制方案制定.在天线装配中将摄影测量法应用于天线平面度的检测,基于测量结果的调整后平面度可控制在0.4mm内,其安装精度满足平面度指标要求.该方法为同类天线阵面平面度分析及控制提供了有益的参考和借鉴.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】5页(P75-79)【关键词】天线阵面;平面度;平面度测量【作者】苏力争;李智;刘继鹏;白云飞;徐向阳【作者单位】西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100;西安电子工程研究所西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN957Abstract: Structure precision of antenna array is one of key indexes needed to be controlled in radar structure design．Firstly, effect of structure precision on polarization characteristics of array antenna is analyzed; a rational precision index requirement is deduced by theoretical formula. Then, taking a large antenna array face as a research object, factors affecting array structure precision are analyzed. The error distribution and control scheme are established for each factor. In antenna assembly, a photogrammetric method is applied to antenna flatness measurement. The adjusted flatness can be controlled within 0.4mm based on the measurement result. The installation precision meets the flatness index requirement. This method provides useful reference for analysis and control of similar antenna array flatness.Keywords：antenna array; flatness; flatness measurement随着有源相控阵雷达的发展，尤其对于大口径、高频段的有源相控阵雷达天线，阵面结构安装精度要求越来越高，往往为亚毫米级[1～2]。

空馈相控阵天线的效率1 引言相控阵天线因其波束转换灵活迅速、能对多目标进行跟踪而受到人们的青睐。

空馈相控阵天线又因其馈电简单、造价低得到了广泛的应用。

相控阵天线的效率直接影响雷达的作用距离和其它性能,因此在相控阵天线设计中,它是一个非常重要的参数。

相控阵天线的馈电方式主要分为两种,一种是强制馈电(又称为传输线馈电),其优点是容易实现需要的幅度分布,纵向尺寸小,但馈电网络复杂；另一种馈电方式是空间馈电(又称光学馈电),这种馈电方式的优点是馈电简单,但纵向尺寸大，而且幅度较难控制。

本文着重讨论空间馈电的相控阵天线效率。

空馈的方式主要有反射式和透镜式。

透镜式空馈又可分为球面波馈电和平面波馈电。

反射式是由初级馈源将能量辐射到阵面上,阵面单元接收后经过移相器又经短路器反射回来后再经过移相器到阵面单元最后辐射出去。

透镜式是由初级馈源或天线将能量辐射到收集阵面上,收集阵单元接收后经移相器传输到辐射单元,最后由辐射单元辐射出去；球面波馈电是用初级馈源直接对收集阵馈电,平面波馈电是用与阵面同样大小的天线对收集阵馈电。

反射式和球面波馈电结构简单，但纵向尺寸大、效率低；平面波馈电的效率高,没有接受单元的方向性损失,而且纵向尺寸小，但结构较复杂。

2 相控阵天线效率的分析相控阵天线的增益可以用类似于面天线的方式表示：.η2.η3.η4.η5.η6.η7.η8.η9.η10.η11.η12.η13(2)其中，η1是馈电漏过效率;η2是收集阵单元效率;η3是辐射阵单元效率;η4是馈电照射遮挡效率;η5是失配效率;η6是接收阵单元方向性造成的漏失损耗;η7是极化失配效率;η8是幅相起伏损耗;η9是辐射口径利用效率;η10是移相器插入损耗;η11是单元位置公差损耗;η12是辐射口面遮挡效率;η13是其他因素造成的损耗。

从相控阵天线效率的组成来看,影响相控阵天线效率的因素比一般面天线要多得多,其中η1.η2.η4.η5.η6.η7.η9可以看作总的馈电效率,而η3.η8.η11.η12实际上是辐射阵总辐射效率,η10.η13是相控阵的有功损耗。

天线等效口径计算公式哎呀，说到天线等效口径计算公式，这可真是个有点复杂但又超级有趣的东西。

咱先来说说啥是天线等效口径。

想象一下，天线就像一个大嘴巴，它要去“吃”信号。

而等效口径呢，就是衡量这个“嘴巴”能“吃”多少信号的一个指标。

那这计算公式是啥样的？一般来说，天线等效口径的计算公式是：$A_e = \frac{λ^2}{4π}×G$ 这里面的λ是波长，G 是天线增益。

比如说，有一次我在一个实验室里，看到研究人员在摆弄一个大型的天线。

他们正为了提高这个天线接收信号的能力，在那埋头计算着等效口径呢。

当时我就好奇地凑过去看，只见他们在纸上密密麻麻地写着各种数字和符号，一会儿皱眉思考，一会儿又露出恍然大悟的表情。

那这个公式在实际中有啥用呢？比如说，在通信领域，如果我们想要让手机信号更强，就得好好算算天线的等效口径，然后优化天线的设计。

再比如，在卫星通信中，为了能更清晰地接收到来自太空的信号，也得依靠这个公式来精心设计天线。

咱们来仔细瞅瞅这个公式里的每一项。

波长λ，这就跟信号的频率有关啦。

频率越高，波长就越短。

而天线增益 G 呢，它又和天线的形状、大小、材料等等都有关系。

想象一下，假如我们要给一个偏远地区设计通信基站的天线，那得根据当地的地形、信号覆盖范围等因素，通过这个公式算出合适的等效口径，才能保证大家都能顺畅地打电话、上网。

而且，随着技术的不断发展，新的材料和工艺出现，对于天线等效口径的计算和优化也变得越来越重要。

比如说，现在有了那种超级薄、超级灵活的天线材料，那在计算等效口径的时候，就得考虑这些新材料的特性。

总之，天线等效口径计算公式虽然看起来有点复杂，但它可是在通信、广播、雷达等众多领域里发挥着大作用呢。

只要我们能好好掌握它，就能让各种天线更好地为我们服务，让我们的生活变得更加便捷和精彩！回想当时在实验室看到的那一幕，那些研究人员的专注和认真，让我深刻感受到了科学的魅力和追求真理的执着。

相控阵天线eirp计算摘要：1.相控阵天线的基本概念2.EIRP 的定义和计算方法3.相控阵天线eirp 计算的步骤和实例4.相控阵天线eirp 计算的应用和意义正文：相控阵天线是一种具有高指向性和高增益的天线系统，其基本原理是通过控制阵列中各天线单元的相位来实现波束指向和形状的变化。

在相控阵天线的设计和应用中，有效等向辐射功率（EIRP）是一个非常重要的参数，它直接影响到系统的性能和合规性。

下面，我们将详细介绍相控阵天线eirp 计算的方法和步骤。

首先，我们来了解一下EIRP 的定义。

EIRP 是指天线在某一方向上发射的功率，经过空间传播后的等效辐射功率。

它的计算公式为：EIRP = P / (4 * π * d^2)，其中P 是天线的发射功率，d 是天线与地面的距离。

在相控阵天线系统中，由于天线阵列中各单元的相位不同，导致辐射场分布复杂。

为了计算阵列天线的EIRP，需要先计算每个天线单元的辐射功率，然后将它们相加以获得总辐射功率。

具体步骤如下：1.根据天线阵列的参数（如天线单元数量、阵列尺寸、天线单元间距等）计算天线单元的辐射方向图。

2.利用辐射方向图和天线单元的相位信息，计算每个天线单元在某一方向上的辐射功率。

3.将每个天线单元的辐射功率相加，得到阵列天线的总辐射功率。

4.根据天线与地面的距离，计算阵列天线的EIRP。

相控阵天线eirp 计算在实际应用中有着重要的意义。

通过合理控制天线阵列的参数和相位，可以优化系统的EIRP 分布，提高系统的性能。

此外，EIRP 也是评估天线系统是否符合相关法规和标准的重要依据。

在我国，对于无线通信、广播和导航等领域的天线系统，其EIRP 需符合国家相关标准的规定。

综上所述，相控阵天线eirp 计算是天线系统设计和应用中不可或缺的一环。

相控阵有效孔径公式推导
相控阵技术是一种利用多个天线元件来实现波束形成和指向控制的技术，其在雷达、通信和无线电领域有着广泛的应用。

而相控阵的性能评估中，有效孔径是一个重要的参数，它描述了相控阵的接收能力。

本文将推导相控阵的有效孔径公式。

首先，我们知道相控阵的有效孔径与阵元间距和波束指向角度有关。

假设相控阵由N个阵元组成，阵元之间的距离为d，波束指向角度为θ。

那么相控阵的有效孔径可以表示为：
Ae = N d cos(θ)。

其中，Ae表示有效孔径，N表示阵元的数量，d表示阵元之间的距离，θ表示波束指向角度。

接下来，我们来推导这个公式。

首先，我们知道相控阵的阵元之间距离为d，那么在波束指向角度为θ时，相控阵的波束宽度可以表示为：
Δθ = λ / (N d)。

其中，λ表示波长。

当波束指向角度为θ时，相控阵的有效孔径可以表示为：
Ae = N d sin(Δθ / 2)。

将Δθ代入上式，得到：
Ae = N d sin(λ / (2 N d))。

根据小角近似sin(θ) ≈ θ，当Δθ较小时，可以近似为：Ae = N d λ / (2 N d)。

化简得到：
Ae = λ / 2。

因此，我们得到了相控阵的有效孔径公式：
Ae = λ / 2。

这个公式表明，相控阵的有效孔径与波长有关，与阵元数量和阵元间距无关。

这个公式的推导过程可以帮助我们更好地理解相控阵的性能评估和设计原理。

相控阵天线和反射面天线主要技术指标下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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常用卫星通信天线简介天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。

地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。

反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。

下文对一些常用的天线作简单介绍。

1．抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。

发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。

由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。

接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。

图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。

缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。

2．卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。

主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。

从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。

由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。

对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。

修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。

目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。

相控阵天线指标对比相控阵天线是一种利用多个天线单元实现波束形成和波束指向控制的天线系统。

相控阵天线在无线通信、雷达、航空航天等领域有着广泛的应用。

在设计和选择相控阵天线时，需要考虑多个指标来评估其性能和适用性。

我们来看天线增益。

天线增益是指天线辐射功率与理想点源天线辐射功率之比。

相控阵天线由于具备波束形成和波束指向控制的功能，可以实现较高的天线增益。

相比传统天线，相控阵天线可以通过相控阵控制算法调整波束指向，从而实现对信号的更精确接收和发射，提高信号传输的可靠性和覆盖范围。

我们来看波束宽度。

波束宽度是指天线波束在主瓣中心附近的主要辐射能量所占的角度范围。

相控阵天线可以通过调整相控阵的权重系数来改变波束指向和波束宽度。

相比传统天线，相控阵天线可以实现更窄的波束宽度，从而提高天线的方向性和抗干扰能力。

然后，我们来看波束形状。

波束形状是指天线辐射能量在空间中的分布形状。

相控阵天线可以通过调整相控阵的权重系数来改变波束形状。

相比传统天线，相控阵天线可以实现更加灵活的波束形状，可以根据实际需求进行调整，从而适应不同的通信环境和应用场景。

接下来，我们来看天线阵元数。

天线阵元数是指相控阵天线中天线单元的数量。

相控阵天线的性能和复杂度与天线阵元数密切相关。

较多的天线阵元可以提高天线的分辨率和指向精度，但也会增加天线的复杂度和成本。

在实际应用中，需要根据具体要求和限制来选择合适的天线阵元数。

我们还需要考虑相控阵天线的功耗和尺寸。

相控阵天线的功耗是指天线工作时所消耗的功率。

相控阵天线的尺寸是指天线的物理尺寸。

相比传统天线，相控阵天线由于具备波束形成和波束指向控制的功能，通常会消耗更多的功耗和占据更大的空间。

在实际应用中，需要根据系统的电源和空间限制来选择合适的相控阵天线。

相控阵天线具备波束形成和波束指向控制的功能，可以实现较高的天线增益、更窄的波束宽度和更灵活的波束形状。

同时，相控阵天线的性能和复杂度与天线阵元数、功耗和尺寸密切相关。

相控阵天线设计方案一、相控阵天线需求分析1.天线应用场景图1-(a)图1-(b)如图1所示，定义XOY平面为天线安装面，天线采用平板结构外形，与天花板共形安装。

为了实现AP的远距离覆盖能力，天线需要在天花板平面具备高增益特性；在AP的高密度部署区域，需要天线波束集中于垂直向下区域，同时窄波束有利于降低AP之间的相互干扰。

由此可知，天线需要具备高增益、大角度覆盖的能力。

2.天线指标要求图25G频段：4.9GHz~5.9GHz在xz/yz面：第一档：theta=90°增益大于5dB第二档：theta=90°增益比第一档增益下降4dB第三档：theta=90°/-90°增益小于-9dBtheta=60°/-60°增益小于-6dB2.4G频段：2.4GHz~2.49GHz在xz/yz面：第一档：theta=90°增益大于3dB第二档：theta=90°增益比第一档增益下降4dB第三档：theta=90°/-90°增益小于-9dBtheta=60°/-60°增益小于-6dB根据图2坐标定义，天线波束需要具备在±90°角度内满足大角度、高增益扫描状态。

图3根据图3阵列布局要求，每个天线子阵采用线阵形式，各自覆盖俯仰0°~90°角度，最终实现整阵对于下半空间的全覆盖。

二、天线设计方案阵列天线的大角度扫描是阵列天线设计的一大难点。

从理论上讲阵列的天线增益满足：阵列增益=单元增益+阵因子增益，天线单元的广角辐射特性决定了阵列波束的宽角扫描特性。

当阵列主波束扫描时，随着扫描角度的不同，其增益也在天线单元方向图的限制范围内改变。

当阵列波束扫描至天线单元的增益降至-3dB 的角度时，阵列增益将减小-3dB。

因此，天线单元的3dB 波束覆盖范围，也是阵列的3dB 波束扫描范围。

基于相控阵的卫星“动中通”天线现状及展望文I 国家无线电监测中心福建监测站朱杰赖新权摘埂：本文丨"I 顾/H 星“动屮迪”人线发MWft ?和趋势，洋细比较了传统机械天线与相控阼人线的优 缺点；介绍了基于til 校阵的U 星“动屮迪”天线现状及士:耍技术形忒，特別计对P 4内外不同炎甩的相控阵 天线产品进行了说明，指出f 各f l 产品在具体使川坏垃中的特点。

iiiifi ，对RM 移动通信平台屮fl 丨校阵天 线的发M 趋势进行乂键词：卫星通信“动中迪’’天线tl 丨控阵太线发M 趋势0引言随着卫星通信的技术发展和应用领域的拓展，人类关 于在任何时候、任何地点、任何情况下(甚至在高速移动中） 进行较好通信的愿望得以实现。

“动中通”天线技术研究 和产品开发是当前卫星通信技术领域的研究热点之一。

在 卫星通信系统中，地面卫星接收天线多采用性能较为优越 的反射面天线，但这类天线体积过大，影响了移动载体的 机动性。

高性能、重量轻、体积小、低轮廓以及易于安装 于移动载体的相控阵天线成为“动中通”系统研究的热点 之一⑴。

1 “动中通”天线发展历程及趋势“动中通”通信系统是指能在搭载平台高速移动过程 中与地球同步卫星保持稳定信息传输的地面通信系统。

“动 中通”通信系统具有覆盖范围广、传输质量好、传输距离 远、容量大等优点，能在移动平台上随时随地与卫星通信， 能满足军民应急、实时通信的需求121。

“动中通”天线经过20多年的发展，已经从传统拋 物面天线发展到低轮廓天线，其发展历程可以归纳为3个 阶段：高轮廓、中轮廓和低轮廓天线。

为了追求更低的剖 面，低轮廓天线已开始向相控阵天线和特种材料天线方向 发展（见图1 )。

回顾“动中通”天线的发展过程，首先出现的是以圆 口径反射面为主的高轮廓天线。

其优点是易于实现高增益、低旁瓣和低交叉极化性能；缺点是轮廓高，受其体积、重量的限制。

该类“动中通”天线主要用于大型移动载体（船 舶、大型车辆等）。

某相控阵天线可靠性控制郑蒨【摘要】某卫星是一颗具备高分辨率成像能力的C频段多极化合成孔径雷达(SAR)成像卫星,也是我国首颗设计寿命达到8年的低轨C频段多极化高分辨率微波遥感卫星.该卫星SAR有源相控阵天线采用可折叠二维有源相控天线阵体制.本文介绍了该星载相控阵天线可靠性设计以及评估试验情况,针对其开展分析,梳理其主要故障模式,提出相应的可靠性评估模型和方法;通过可靠性试验验证,采集了产品地面试验数据,对该相控阵天线开展可靠性评估并给出了该星载相控阵天线在轨可靠性寿命结果.本文的方法对其他有源相控天线可靠性设计有极大的借鉴作用.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)016【总页数】3页(P131-133)【关键词】星载合成孔径雷达;相控阵天线;可靠性;建模【作者】郑蒨【作者单位】南京电子技术研究所,南京210039【正文语种】中文【中图分类】TN821+.80 引言某卫星是我国首颗C频段多极化高分辨率微波遥感卫星。

该卫星能够全天候实现全球海洋和陆地信息的监视监测，并通过左右姿态机动提升快速响应能力、扩大对地观测范围。

其获取的C频段多极化SAR图像可以用于国民经济多个领域。

该卫星是我国首颗设计寿命达到8年的低轨长寿命卫星，其SAR天线采用了开展开平面二维扫描固态有源相控阵天线体制。

该SAR天线由天线子阵、TR组件、延时放大组件、波束控制器及波控单元、射频收发及定标馈电网络、二次电源、天线配电器、高低频电缆网、有源安装板、结构框架、展开机构和热控等部分组成。

天线阵面分为4块可展开面板，其中ab面板组成天线阵面-X翼，cd面板组成天线阵面+X翼，其组成关系如图1所示。

1 相控阵天线可靠性设计由于该卫星设计寿命达到8年，对SAR天线可靠性设计提出了很高要求。

该有源相控阵天线所选用的元器件满足卫星任务质量等级要求，部件和设备的可靠性保证符合8年设计的标准和规范。

该有源相控阵天线采用硬件冗余设计、功能冗余设计和软件容错设计，消除系统级单点故障，对不能消除的单点故障采取有效措施降低其失效概率。

常用卫星通信天线介绍天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。

地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。

反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。

反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。

下文对一些常用的天线作简单介绍。

1．抛物面天线抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。

发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。

由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。

接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。

图1 抛物面天线抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。

缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。

2．卡塞格伦天线卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。

主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。

从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。

由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。

对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。

修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。

目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。

sar等效天线孔径
SAR（Synthetic Aperture Radar）等效天线孔径是指SAR系统所具备的有效接收天线的孔径大小。

SAR系统利用雷达技术通过发射和接收微波信号，对地面目标进行成像。

在成像过程中，SAR系统的分辨能力与其等效天线孔径相关。

等效天线孔径可以通过以下公式计算：
Ae = λ^2 / (4πΔθΔφ)
其中，Ae表示等效天线孔径，λ表示微波信号的波长，Δθ和Δφ分别表示SAR系统在方位和距离上的分辨率。

等效天线孔径越大，意味着SAR系统具备更高的分辨能力，可以提供更细节的地面图像。

因此，增加等效天线孔径是提高SAR成像质量的重要手段之一。

在SAR系统设计和优化过程中，需要考虑成像需求、系统成本、工程可行性等因素来确定合适的等效天线孔径大小。