提高频率敏感度的相位扫描技术

可以利用相位扫描的频率敏感特性，使频率成为更有效的参数，如图9.1（c）所示。某一特定频率，所有的辐射器都同相。当频率改变时，由于孔径上的相位线性偏移而使波束扫描。

对接收而言，每个辐射元的输出可以加以放大和数字化，使信号能送到计算机中处理，包括多波束同时形成。在子阵中，这一级数字化部分是可以实现的。适当地设计透镜和反射面，在其聚集平面的馈源可形成许多独立波束。每个波束大体上都有整个天线的增益和波束宽度，如图9.1 （d）所示，提供宽带多波束2 的结构使用了平行金属板，这组平行板包含一个宽角微波透镜。每一个端口对应一个独立波束，透镜为孔径提供合适的时间延迟，给出随频率不变的扫描。通过开关矩阵选择波束，这个矩阵需要M-1个单刀双掷开关，以选择M个波束中的一个。这些波束在空间上是固定的，并且在4 dB 处重叠，这与扫描的方法大不相同。

为代替波束开关，可以将所有波束与独立的接收机相连接，同时接收多波束。发射机的辐射方向图必须很宽，以覆盖所有的接收波束。这种多波束系统已与机械旋转相结合，在三坐标雷达上得到应用。

通过修正孔径上的幅度和相位，可以用单个波束形成器产生独立多波束。如图9.2 所示，产生两个独立波束。两个波束有相同的幅度 （电压）分布F（x），但是有不同倾斜的线性相位波前。两个波束的总孔径激励为

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图9.2　双波束的孔径分布示意图

这就是说，产生两个独立波束所需的孔径幅度分布是按余弦变化的。两相位分布是线性的，并且具有平均倾斜度。

在大多数相控阵系统中，只有相位能够控制。添加各种需要的移相设置（模2π），不考虑所需的幅度变化，仍能获得适于形成多波束的良好近似。

如果需要多种功能，相控阵系统就可以大大简化。火控系统要求波束必须能随时指向任意指定的方向。若阵列只在垂直平面扫描，并且通过机械旋转提供方位上的扫描，则相位控制点数就会减少到水平的行数。发射中使用宽天线方向图，许多这样类型的系统已在海上和陆上得到应用。