相控阵（二）

相控阵天线阵列本身的设计主要是幅度、相位分布设计和单元阻抗设计。阵列尺寸由波束宽度最窄时的宽度值和副瓣电平决定。相位分布主要根据波束要求而定。由于单元方向图和阻抗的限制，通常平面相控阵最大扫描范围为±60°的圆锥，加上一个球罩透镜后也可得到半球扫描。

若仅要求方向图最大值在空间移动（扫描），只需要形成线性变化的相位分布。这时方向图的最大值方向垂直于等相位面。使用数字式移相器时，除了几个特殊角度以外，一般得不到精确的线性相位分布。这时在方向图的某些方向上会出现寄生副瓣，其大小与具体的相位分布规律有关。为了满足特殊要求，则需要采用方向图综合法，事先算出所需的阵面相位分布。例如，可以将阵面分成若干个区域，把每一区域都看成独立的阵面来设计这个阵的方向图，这样就能在空间得到多个同时存在的波束，也可以利用特殊的相位分布使方向图变宽或形成余割平方形方向图。

为了简化馈电结构，有些相控阵天线是等幅度的。为了克服等幅分布时副瓣电平高的缺点，可采用密度加权，即有源辐射单元在阵面上的分布是不均匀的，其分布密度按一定的规律变化。在有源辐射单元的边上放置不馈电的无源辐射单元，以改善辐射单元的阻抗特性。

相控阵天线辐射单元的数量多,当失效单元数在5%以下时对天线阵性能的影响不大，因而可靠性较高。

雷达中使用相控阵天线后，波束控制灵活性显著提高，故可制成多功能雷达，使一部雷达起几部常规雷达的作用。随着微波集成电路技术的发展和新型移相器的出现，相控阵天线的成本正不断下降,体积越来越小,重量也在进一步减轻。

要实现5G的前景，需要在基站的建设方式上做出重大创新。目前，主要依靠多输入多输出（即MIMO）天线配置来成倍增加无线基站天线链路的容量。这些天线能够将信号强度集中到较小的空间区域，通过将信号准确导向所需位置来提高总体效率和吞吐量。通过添加额外的天线，可提高这种波束成形能力。

传统基站可容纳两根到八根天线，而5G基站需要在“大规模MIMO”配置中排列64到数百根天线，以便提供必要的数据速率。这种相控阵天线设计包括一个有源相控阵（AESA），能够以电子方式操纵信号，其精度显著高于MIMO如今可以支持的波束成形精度。