1 前言

前篇介紹了陣列天線的基礎，以十元陣為例，使用Python和HFSS自動化建模并進行了仿真，快速準確地研究分析了天線陣輻射特性隨著陣元間距的變化而變化的情況。

2 基于切比雪夫綜合法的均勻陣列

由上篇分析可知，等幅激勵的均勻線陣的副瓣電平幅度較高，為了解決這一問題，可使用切比雪夫綜合法、泰勒綜合法實現陣列天線的方向圖低副瓣特性。

這里先介紹切比雪夫綜合法得到低副瓣特性的陣列天線。

P階切比雪夫多項式如下：

當p為偶數時 ，Tp見下式：

當p為奇數時 ，Tp見下式：

其中的

當天線的波瓣特性和切比雪夫多項式曲線一致時，該天線輻射特性具有切比雪夫特性，此時旁瓣的幅度都均相等。

由上式可知，當陣列單元為偶數階時，其陣因子如下：

當陣列單元為奇數階時，其陣因子如下：

式中，。

依據單元數為奇偶分以下情況得到對應的電流幅度。

a) 對于單元數為奇數的陣列

對于單元數為奇數的陣列而言，中心單元的激勵幅度為：

其一側的相對單元激勵幅度為：

b) 對于單元數為偶數的陣列

其一側的相對單元激勵幅度為：

下面借助聯合仿真快速分析切比雪夫綜合法得到的陣列天線輻射特性，使用python實現從切比雪夫綜合法計算到HFSS自動化設計全過程。

 

3 聯合仿真分析

3.1 陣元數不變，調整陣間距

      a)單元數為10，陣元間距d為λ/2，指向30度

      b)單元數為10，陣元間距d為λ/4，指向0度

      c)單元數為10，陣元間距d為0.3λ，指向0度

      d)單元數為10，陣元間距d為λ/2，指向0度

 

      e)單元數為10，陣元間距d為λ，指向0度

可見，當陣元間距d增大時，副瓣會增多，同時副瓣變的尖銳。

3.2 間距不變，調整陣元數

      a)單元數為12，陣元間距d為λ/2，指向0度

      b)單元數為10，陣元間距d為λ/2，指向0度

      c)單元數為6，陣元間距d為λ/2，指向0度

可見，當N值增大時，輻射的方向性加強，方向圖越尖銳。

4 小結

由上述分析可知，

      a)當陣元間距d增大時，副瓣會增多，同時副瓣變的尖銳；

      b)當N值增大時，輻射的方向性加強，方向圖越尖銳；

      c)由于切比雪夫分布所有的旁瓣電平都相等，將分散一部分功率，使得天線的增益降低。