阵列天线方向图乘积原理剖析，为您全面解答疑惑！

发布时间：2022-11-18 10:24:22

来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)

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在学生时代，我们学过光也是电磁波，并符合空间电磁场矢量叠加原理。而在量子力学中，光的双缝实验被用来演示微观物体如光子或电子的波动性和粒子性。这种实验以其形成明暗相间的条纹而闻名。本文将通过光的双缝干涉实验来进一步探索阵列天线方向图乘积原理。

主体：

光源位于点a处，当光线射到尺寸相同的缝隙b和c时，会产生两束频率、幅度和相位都相同的相干光源。这两束光称为相干光源。

如果我们假设上述情景中S1、S2和F是平行的，并且abc是等腰三角形，那么从b和c发出的两束相干光就会到达屏幕F的正中心（对称轴）位置，其路径差为零。因此，两个光源等幅度同相叠加，形成明亮的亮斑。

当我们稍微偏离对称轴一个角度时，b和c发出的光线到达屏幕F后，两个光源之间的路径差将达到半个波长。这种情况下，两束光会等幅度反相抵消，形成暗斑。

进一步偏离角度，当b和c发出的光线到达屏幕F时，两个光源之间的路径差可能达到一个完整的波长。在这种情况下，两束光会再次等幅度同相叠加，形成亮斑。

通过不断循环上述过程，我们可以在屏幕F上看到明暗相间的条纹。与此类似的是阵列天线的增益概念，最亮的亮斑代表了天线增益的增加。

值得注意的是，可见光的波长范围在390~780nm之间，而双缝干涉实验中挡板S2上的两条接近的缝隙之间的距离远大于可见光的波长。因此，双缝干涉实验形成的方向图增益增加值约为3dB。

结论：

光的双缝干涉实验以直观的方式揭示了阵列天线方向图乘积原理。然而，方向图乘积原理的应用前提是每个振子的方向图f(θ)都是一致的。这适用于二维平面阵列，在这种情况下，每个振子的方向图可用f(θ,φ)表示。

然而，方向图乘积原理不能直接应用于曲面阵列。由于振子的位置和方向的变化，曲面阵列中每个振子的方向图f(θ,φ)将不同。因此，在设计和分析曲面阵列天线时，我们需要综合考虑振子的位置、方向、相位和幅度等因素，并采用适当的技术手段来实现所。