天线阵列的“阵法”

天线阵列，也可称为相控阵列，是由两个或更多个天线组成的一组天线。这些天线通过将信号相互组合，从而实现比单个天线更高的性能。天线阵列可作用提高整体总增益，实现分集接收，抵消干扰，调至特定朝向，测量输入信号的来源方向，以及最大程度地增大信号干扰噪声比（SINR）。阵列天线通常由一个以上的偶极子组成，但也可由有源振子构成。阵列中的天线振子各自单独辐射，所有振子的辐射相加后形成具有高增益、高方向性、高性能，且损耗降至最低的辐射波束。与偶极子类似，有源振子同样既可用作发射机，也可用作接收机。当与传输线连接时，有源振子直接从传送设备获取电能，或者作为接收机，将接收的电能直接传输给接收设备。阵列天线的应用领域包括卫星通信、无线通信、雷达通信以及天文学研究。

天线阵列类型

天线阵列可依据辐射方向图及所采用的振子类型进行分类。当寄生振子的放置位置与有源振子之间的距离近至足以发生耦合时，该寄生振子的相应驱动器将产生最大的发射辐射量。能够增强来自驱动器的电力的寄生振子称为引向器，能最大程度提高射向有源振子的辐射能量的寄生振子称为反射机。当天线阵列内的所有振子均为有源振子时，该阵列也称有源阵列或连接阵列。有趣的是，阵列中一旦含有一个或多个寄生振子，则整个系统便称为寄生阵列。多元阵列可依据其方向性分类，例如，在相反两个方向上辐射的阵列称为双向阵列，仅在一个方向上辐射的阵列则称为单向阵列。

一、有源阵列

共线阵列

共线阵列为一种含有两个或多个半波偶极子的单向高增益天线，这些偶极子头尾相接排列于同一条直线或轴线上，从而形成一种平行或共线结构。此类阵列的主要目的在于增大辐射功率，并通过避免其他方向上的功率损耗而实现高方向性波束。共线阵列天线的优点包括提高方向性并降低功率损耗。

垂射阵列

垂射阵列为一种通过在特定方向上辐射电磁波而提高发射性能的双向阵列。此类阵列的设计阵元包括两个或更多个半波偶极子，所有偶极子尺寸相同，且沿同一直线或轴线等间距分布，进而形成同相同源的共线点。垂射阵列天线的辐射方向图与上述轴线垂直，辐射波束较窄，增益较高。

端射阵列

与垂射阵列类似，端射阵列也采用相隔半个波长的两个半波偶极子，并具有双向辐射方向图。与垂射阵列相比，端射阵列的波束宽度更窄，增益更低，方向性更高。端射阵列的辐射方向平行于阵列平面且垂直于振子，而振子的辐射方向朝向阵列末端，也就是说，阵列辐射方向与振子辐射方向一致。

二、寄生阵列

八木宇田阵列

家庭电视接收中最常用的天线，具有高增益和高方向性的特点。此类天线具有多个导向器，可通过导向器的设置方式提高天线方向性。八木宇田天线的缺点在于易受噪声和环境大气影响。

对数周期阵列

对数周期阵列天线的阻抗为频率的对数周期函数。与八木宇田天线类似，对数周期天线的优点在于能够在所需工作频率范围内保持恒定的辐射电阻、驻波比、增益及方向性比等特性。对数周期天线包括平面对数周期天线、梯形对数周期天线、齿形对数周期天线、V形对数周期天线、缝隙对数周期天线、偶极对数周期天线以及LPDA（对数周期偶极阵列）等类型。

绕杆式阵列

此类天线的基本结构为彼此成直角放置，且同相馈电的两个完全相同的半波偶极子。将多个绕杆式天线沿垂直轴线堆叠后，可提高增益，该结构称为堆叠阵。绕杆式天线的工作模式分为正常和轴向两种，不同工作模式下的极化方式不同。在正常模式下，天线辐射波为水平极化，极化方向垂直于天线轴。在轴向模式下，辐射波则为环绕天线轴的圆极化波。

超绕杆阵列

超绕杆阵列即所谓的蝙蝠翼天线，其中，绕杆式天线内的偶极振子由4块平板代替，单根绕杆上可设置1到8个堆叠阵。此类阵列的优点在于增益和方向性优于普通绕杆式天线，但同时存在一定的功率损耗。