天線陣列是指將工作在同一頻率的兩個或更多個單個天線，按照特定的要求進(jìn)行饋電和空間排列組成的裝置。這種陣列也被稱為天線陣。構(gòu)成天線陣的天線輻射單元稱為陣元。
原理
天線陣列的工作原理涉及電磁波的疊加。當(dāng)幾個電磁波傳播至同一區(qū)域時，它們會按照疊加原理產(chǎn)生矢量疊加。疊加的結(jié)果不僅取決于各列電磁波的振幅大小，還與其在相遇區(qū)間內(nèi)的相位差相關(guān)聯(lián)。電磁波的相位包括時間相位、空間相位和初相位。在天線陣列中，發(fā)射天線的位置不同，導(dǎo)致各自發(fā)出的電磁波到達(dá)同一接收區(qū)域時的空間相位不同，這會導(dǎo)致電磁波在相遇區(qū)域形成同相位疊加或反相位疊加，從而影響總場強(qiáng)的增強(qiáng)或削弱。通過這種方式，天線陣列能夠改變單個天線的輻射場結(jié)構(gòu)。
分類
相控陣
相控陣是一種特殊的天線陣列，其中所有的天線元都連接到饋線上。對于單個天線元，還需要考慮相位偏移、功率分配和阻抗匹配等問題。由于發(fā)射機(jī)提供功率來驅(qū)動各個天線元，因此這種天線也被稱為“被驅(qū)動陣列”。
垂射陣列
垂射陣列的最大輻射方向與天線的主軸垂直。在這種情況下，天線陣列的主軸通常垂直放置，以便在水平方向上實(shí)現(xiàn)全方向性，同時在垂直平面上的輻射角較小。這種特性使得垂射陣列適用于構(gòu)建移動無線系統(tǒng)基站天線。
直排陣列
直排陣列是垂射陣列的一種形式，其中所有天線元的軸沿同一直線排列。例如，半波偶極子直排陣列中，所有天線元在陣列主軸方向上均無能量輻射，因此在這個方向上不會傳輸信號。然而，在陣列一側(cè)的所有天線單元都會輻射能量（考慮到相位因素）。直排陣列通常垂直安裝，水平方向上呈全方向性，但垂直平面上的輻射角較窄。因此，它們常用于蜂窩無線系統(tǒng)和PCS系統(tǒng)的基站。
垂射陣列
垂射陣列是另一種類型的垂射陣列，其中天線單元按多列同向排列，陣列的主軸與單元的主軸垂直。盡管天線元不是直排的，但它們?nèi)匀槐３滞辔弧Ｅc直排陣列相比，垂射陣列的極化方式有所不同。例如，偶極子天線陣列中，相鄰天線元間距為半個波長，并且饋線交叉連接。直排陣列是垂直極化的，而垂射陣列是水平極化的。
端射陣列
端射陣列的最大輻射方向沿著天線的主軸。在這種情況下，天線陣列的主軸通常水平放置，以便輻射集中在單一方向上。例如，偶極子天線陣列中，相鄰天線元的饋線平行連接，使得來自一個天線元的輻射在垂射方向上與相鄰的輻射抵消，在離開天線端點(diǎn)的方向上，來自天線元的所有輻射將疊加起來。這種天線的極化方向取決于所使用的天線單元的極化方向。
繞桿式天線
繞桿式天線在水平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)了全向性能，并且極化方式是水平的。例如，偶極天線的饋電相位之差為90度。繞桿式天線通常用于FM廣播接收，無需轉(zhuǎn)子即可在各個方向上表現(xiàn)良好的性能。
對數(shù)周期偶極天線陣列
對數(shù)周期偶極天線陣列采用偶極天線作為陣元，其中最長的偶極天線元的長度為最低工作頻率的半個波長，最短的天線元長度小于最高工作頻率的半個波長。平行饋線與天線的窄端相連，功率可通過交叉連接的網(wǎng)絡(luò)饋電到其他偶極天線。
八木-宇田天線陣列
八木-宇田天線陣列是最常見的有源天線陣列之一。八木天線由一個有源振子（通常為折合振子）、一個無源反射器和若干個無源引向器平行排列而成的端射式天線。它具有一根被驅(qū)動的天線元，該天線元后面有一個反射器，前面有一到多個導(dǎo)向偶極天線。反射器的長度略長于半個波長，而導(dǎo)向偶極天線的長度略短于半個波長。各天線元間的間隔不盡相同，但一般都約為0.2個波長。
參考資料 >
什么是天線陣列及天線陣列類型.CSDN博客.2024-09-18
陣列信號基礎(chǔ)：天線陣列模型.CSDN博客.2024-09-18
淺談陣列天線及布陣.搜狐網(wǎng).2024-09-18