【導讀】相控陣雷達采用電子掃描的方法實現(xiàn)雷達波束的無慣性掃描，因此相控陣也叫電子掃描陣列(ESA)。對于相控陣天線輻射的電磁場及其能量分布通常用歸一化的天線方向圖來描述，它反映波束形狀、天線增益、副瓣等特性。
波束的指向始終與等相位面垂直，而等相位面由陣元間的饋相關(guān)系確定，因此在各個陣元都是等幅饋電情況下，線性陣的波束方向圖函數(shù)為sinc函數(shù)。通過公式詳細分析影響相控陣雷達波束寬度的因素，這里是一維均勻線陣波束寬度的計算公式：
通常，均勻口徑照射情況下3dB波束寬度的k=0.886，若是4dB波束寬度的k=1；其他也可以定義10dB波束寬度等。
我們仿真一個極坐標下線陣的波束掃描動圖，其中外圈標注的是度數(shù)-90~90°，0°表示垂直于線陣的方向。其中，一圈一圈的環(huán)代表的是幅度，這里進行了歸一化，指向0°時是0dB。仿真時設置：N=16，d=λ/2，波束指向從-60~60°，得到下面的動圖：
從該動圖可以看出：
1. 波束指向角越大，波束寬度越大。
2. 隨著波束指向的增大，增益降低。
3. 沒有進行降低旁瓣的加權(quán)，旁瓣較高。
4. 陣元間距為半波長，沒有產(chǎn)生柵瓣。
陣元間距的影響
陣因子是一個周期函數(shù)，如果陣元間距取值不合適，相控陣天線掃描時的輻射場會在主瓣以外形成與主波束類似的有規(guī)律的輻射波束，常被稱為柵瓣。一個好的ESA設計必須考慮柵瓣的影響，這里直接給出結(jié)果：
相控陣的最大掃描角既不會是0度，也不會接近90度；假如線性陣的波束最大掃描角度為60度，那么陣元間距d小于0.54的波長就不會出現(xiàn)柵瓣了。所以，在可以的范圍內(nèi)適當增大天線陣元間距以減少數(shù)量來達到相同的口徑降低成本。
還有一點需要注意的就是這里的波長要選擇工作帶寬中最短的波長來計算，這是因為間距如果保證了最短波長的情況都不出現(xiàn)柵瓣了，那它肯定也就滿足了波長更長的情況。
總結(jié)來說，“陣元間距取半波長左右”基本不會有啥問題；如果你想放寬一點，那就要結(jié)合你的最大掃描角進行權(quán)衡了；如果你想看看出現(xiàn)刪瓣的情況，下面的兩個動圖僅設置的陣元間距不同，其他參數(shù)同上面動圖。
d=2λ
來源：雷達通信電子戰(zhàn)
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