天线阵列

天线阵列是指将工作在同一频率的两个或更多个单个天线，按照特定的要求进行馈电和空间排列组成的装置。这种阵列也被称为天线阵。构成天线阵的天线辐射单元称为阵元。

原理

天线阵列的工作原理涉及电磁波的叠加。当几个电磁波传播至同一区域时，它们会按照叠加原理产生矢量叠加。叠加的结果不仅取决于各列电磁波的振幅大小，还与其在相遇区间内的相位差相关联。电磁波的相位包括时间相位、空间相位和初相位。在天线阵列中，发射天线的位置不同，导致各自发出的电磁波到达同一接收区域时的空间相位不同，这会导致电磁波在相遇区域形成同相位叠加或反相位叠加，从而影响总场强的增强或削弱。通过这种方式，天线阵列能够改变单个天线的辐射场结构。

分类

相控阵

相控阵是一种特殊的天线阵列，其中所有的天线元都连接到馈线上。对于单个天线元，还需要考虑相位偏移、功率分配和阻抗匹配等问题。由于发射机提供功率来驱动各个天线元，因此这种天线也被称为“被驱动阵列”。

垂射阵列

垂射阵列的最大辐射方向与天线的主轴垂直。在这种情况下，天线阵列的主轴通常垂直放置，以便在水平方向上实现全方向性，同时在垂直平面上的辐射角较小。这种特性使得垂射阵列适用于构建移动无线系统基站天线。

直排阵列

直排阵列是垂射阵列的一种形式，其中所有天线元的轴沿同一直线排列。例如，半波偶极子直排阵列中，所有天线元在阵列主轴方向上均无能量辐射，因此在这个方向上不会传输信号。然而，在阵列一侧的所有天线单元都会辐射能量（考虑到相位因素）。直排阵列通常垂直安装，水平方向上呈全方向性，但垂直平面上的辐射角较窄。因此，它们常用于蜂窝无线系统和PCS系统的基站。

垂射阵列

垂射阵列是另一种类型的垂射阵列，其中天线单元按多列同向排列，阵列的主轴与单元的主轴垂直。尽管天线元不是直排的，但它们仍然保持同相位。与直排阵列相比，垂射阵列的极化方式有所不同。例如，偶极子天线阵列中，相邻天线元间距为半个波长，并且馈线交叉连接。直排阵列是垂直极化的，而垂射阵列是水平极化的。

端射阵列

端射阵列的最大辐射方向沿着天线的主轴。在这种情况下，天线阵列的主轴通常水平放置，以便辐射集中在单一方向上。例如，偶极子天线阵列中，相邻天线元的馈线平行连接，使得来自一个天线元的辐射在垂射方向上与相邻的辐射抵消，在离开天线端点的方向上，来自天线元的所有辐射将叠加起来。这种天线的极化方向取决于所使用的天线单元的极化方向。

绕杆式天线

绕杆式天线在水平面内实现了全向性能，并且极化方式是水平的。例如，偶极天线的馈电相位之差为90度。绕杆式天线通常用于FM广播接收，无需转子即可在各个方向上表现良好的性能。

对数周期偶极天线阵列

对数周期偶极天线阵列采用偶极天线作为阵元，其中最长的偶极天线元的长度为最低工作频率的半个波长，最短的天线元长度小于最高工作频率的半个波长。平行馈线与天线的窄端相连，功率可通过交叉连接的网络馈电到其他偶极天线。

八木-宇田天线阵列

八木-宇田天线阵列是最常见的有源天线阵列之一。八木天线由一个有源振子（通常为折合振子）、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线。它具有一根被驱动的天线元，该天线元后面有一个反射器，前面有一到多个导向偶极天线。反射器的长度略长于半个波长，而导向偶极天线的长度略短于半个波长。各天线元间的间隔不尽相同，但一般都约为0.2个波长。

参考资料

什么是天线阵列及天线阵列类型.CSDN博客.2024-09-18

阵列信号基础：天线阵列模型.CSDN博客.2024-09-18

浅谈阵列天线及布阵.搜狐网.2024-09-18