浅谈有源阵列天线技术的应用

罗昕瑜

成都树德中学（光华校区）

浅谈有源阵列天线技术的应用

罗昕瑜

成都树德中学（光华校区）

有源阵列天线技术是未来阶段下天线技术的重要发展方向，在下一阶段，会朝着低噪声、高功率的方向发展，有源阵列天线的应用有效提升了设备的综合性能。本文主要针对有源阵列天线的应用进行分析。

有源阵列天线 技术特点 应用

天线理论和技术自上世纪最后的二十年至今发生了很大的变化，有源天线(Active Antenna)尤其是有源阵列天线(Active Array Antenna)的深入研究可以说是其中一个相当重要的部分，并且现在已经得到了广泛的应用。有源阵列天线是由有源电路和阵列中的辐射单元或者子阵通道连接组成的接受和发射电磁波的系统。有源阵列天线现在广泛使用在雷达，通信，电子对抗等各领域中。它的主要作用是辐射和接受电磁信号，谐振、滤波和功率放大。电子器件的发展带动了有源阵列天线的不断发展，我们现在主要使用的有源阵列天线是建立在上世纪八十年代开始的MMIC与微带天线技术迅速发展的基础上的。在此之前，有源阵列天线经历了最早的电子管时代，当时的有源天线局限在单元天线的发展，上世纪六十年代到八十年底，经历了场效应管时代。在当今随着数字信号处理和微波集成电路技术越来越成熟，有源阵列天线拥有美好的前景。

1 有源阵列天线的组成结构和技术特点

由天线和有源电路是有源阵列天线的基本组成部分。双方各自发挥自己的作用，又互为电路的一部分，成为一个整体。这是基于改进系统性的要求而设计得到的。因为有源组件是直接和天线单元相连的，相对于传统的无源阵列天线，可以使系统具有更高的信噪比，更好的阻抗匹配和更宽的频带。由多数量的T/R组件和辐射模块组成的有源阵列天线，可以单独控制每个辐射模块的频率、幅度、相位，形成或单个，或多个的波束。以及控制控制波束的指向和结构，达到大角度范围灵活扫描的要求。有源阵列天线实现的功能远远超出了传统的无源阵列天线，具体可以体现在采用了有源电路设计后能够获得了更大的带宽，改善阻抗匹配，提高转换效率。在射频损耗大为减少，降低传输损耗的情况下，保证了较高的射频能量发射和接收效率，对幅度和相位完成灵活的控制。由于组成有源阵列的部件采用了大量的微波单片集成电路器件，这样可以缩小天线的体积，改善阵面的设计结构，既降低了成本，也降低了微波元器件的功率要求，这样就可以对系统的可靠性，工作的有效性和天线的响应速度产生积极作用。有源发射阵列还可以通过空间功率合成的应用，实现大的等效辐射功率和干扰功率大小以及指向的灵巧控制。可以识别目标，易于进行发射功率管理，增强电磁隐蔽性，高数据率有利于实现更大的孔径功率和更低的天线副瓣，在更远覆盖范围的基础上同时跟踪多批目标，实现天线的设计标准化可以缩短系统的研制周期和降低天线的生产成本。

2 有源阵列天线中关键技术的应用

有源阵列天线是基于超大规模的集成电路、现代相控阵理论、现代数字信号处理技术。先进固态器件。光电技术的基础上产生的。其关键技术包括了T/R组件、馈电网络、天线信号处理与数字波束形成技术、直接数字合成（DDS）技术。T/R组件称得上是功能实现的基础器件，构成了有源孔径的核心部分，是发展有源阵列技术的关键，决定了有源阵列天线系统性能的优劣。有源阵列天线的馈电网络是极低功率电平的集中强制馈电。有源天线先进的信号处理技术和数字波束形成技术可使系统的性能大幅提升，完成灵活的发射和接收波束输出。可同时产生多个独立可控的波束却不损失信噪比，由矢量控制波束特性，实现较高的数据采集率，减少波束驻留时间。有源天线所采用的DDS技术发挥了高稳定密集跳频特性，相位和频率调整灵活，频率转换时间短相位噪声低等优点。

3 结论

有源阵列天线系统已经越来越普遍的运用在现代通信、雷达、电子战等各类信息领域中，并且发挥着十分重要的作用。随着这些领域的不断发展，对天线系统的要求也越来越高。不仅要求天线具备低的形面变形，低重量，低成本，易于组装，可以使用微波集成电路，还要求实现多波段、多极化、可变视角和可变波束宽度，能够实现频率复用并能与使用相同频段的其他天线实现较好的隔离等等。在电子战方面更是提出了更高速更精确的要求。正是有源阵列天线理论和技术的高速发展使它的特性正好能够满足了以上的种种要求。有源阵列天线的发展方向正好是提高功率和频谱利用率的有益措施，还可以缩小体积，增强功能，减少损耗，降低干扰。适合在地面以及各种移动平台上使用。有源阵列天线已经成为未来天线技术的发展方向之一，在各种应用领域中都具有非常大的发展潜力。

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