1.2 阵列天线

1.2.1 阵列天线

天线的基本功能是能量转换和完成电磁波的定向辐射或接收；任何无线电设备都需要用到天线，天线的性能直接影响到无线电设备的使用。理论上，由单个天线阵元构成的天线就可以完成发射和接收电磁波的任务。但在实际应用中，往往要求天线具有较强的方向性和很高的增益，有时还要求天线波束可以扫描，并具有一定的形状等，这时就需要利用多个天线阵元按一定方式排列成阵列天线。

阵列天线是根据电磁波在空间相互干涉的原理，把具有相同结构、相同尺寸的某种基本天线按一定规律排列在一起组成的^[7]。如果按直线排列，就构成直线阵列（简称线阵）；如果排列在一个平面内，就构成平面阵列（简称平面阵）。若天线阵元的排列与载体表面形状一致，就称为共形阵；共形阵中的所有天线阵元往往不在一个平面上，所以共形阵也可称为非平面阵。如果各个天线阵元排列成一个圆环，就称为圆形阵列（简称圆阵）；多个圆环平行布置在一个圆柱体上，便可构成圆柱阵列（简称圆柱阵）。圆阵和圆柱阵是最简单的两种共形阵。

1.2.2 稀布阵天线

在雷达和通信电子系统中，广泛应用阵列天线来使天线波束具有高增益、窄波束、低旁瓣、易电扫等特性。因此，阵列天线的优化设计就成为现代电子系统设计中的一个非常重要的环节。天线阵列的优化布阵是在研究天线阵列性能与阵列几何结构关系的基础上，对阵列结构进行优化设计，以获得优良的性能指标。

均匀间隔的阵列由于数学处理方便和阵列结构装配简便而得到了广泛的研究和应用。但为了保证在可视区内不出现栅瓣，均匀天线阵列的相邻阵元间距不能大于半倍波长。当要求天线阵列具有高增益、高分辨率时，阵列孔径（也称为口径）的长度必须很大，均匀间隔布阵就需要相当多的天线阵元，这会使得天馈系统的造价十分昂贵。

非均匀间隔的稀布天线阵列（稀布阵）能够大量节省成本。它采用天线阵元在一定孔径上稀布的方法来实现阵列设计，可以通过较少的天线阵元数得到较高的增益，达到较高的分辨率，从而简化结构，大幅降低造价，因而成为一个研究热点^[8]。广义上的稀布阵是指阵元不等间隔排列的天线阵列，又分为稀疏阵列和稀布阵列。稀疏阵列是从均匀间隔满阵中稀疏掉部分阵元，这样就形成了阵元间距约束为某个基本量（通常为半倍波长）的整数倍的非均匀阵列；而稀布阵列的阵元间隔是任意的，但由于阵元物理尺寸及互耦效应等的影响，一般要求阵元间隔不小于半倍波长。