一、雷達(dá)天線
雷達(dá)天線可用方向增益、功率增益和有效孔徑三個參數(shù)來表征。在歸一化的時候,功率增益圖和方向圖統(tǒng)稱為天線輻射方向圖。
發(fā)射天線的方向性可定義為:最大輻射密度/平均輻射密度,孔徑效率越高越高,理想情況下要求其值等于1。
一般陣列天線都由兩個或多個基本輻射源構(gòu)成,也即是合成天線。每一個輻射源稱作一個陣元。采用電子掃描方式的陣列就是所謂的相控陣,這在軍艦上尤為常見,因?yàn)殡娮訏呙杩梢钥刂起佀徒o陣元的電流相位,其靈活性和特殊的多功能雷達(dá)用途使得其比較熱門,所以盡管相控陣搞起來花錢多,設(shè)計(jì)復(fù)雜,卻依然是某些特殊場合下的首選。
二、陣列因子
一般情況下,已下陣列因子可以完全表征一個陣列。
(1)3db帶寬
(2)零值帶寬
(3)主峰至第一旁瓣距離
(4)第一旁瓣/主瓣
(5)零點(diǎn)位置
(6)柵瓣位置
三、主瓣、旁瓣
最大輻射波束叫做主瓣,主瓣旁邊的小波束叫做旁瓣。
方向圖通常都有兩個或多個瓣,其中輻射強(qiáng)度最大的瓣稱為主瓣,其余的瓣稱為副瓣或旁瓣,與主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣。
在主瓣最大輻射方向兩側(cè),輻射強(qiáng)度降低 3 dB(功率密度降低一半)的兩點(diǎn)間的夾角定義為波瓣寬度(又稱波束寬度或主瓣寬度或半功率角)。
波瓣寬度越窄,方向性越好,作用距離越遠(yuǎn),抗干擾能力越強(qiáng)。
旁瓣使聲能量擴(kuò)散,衰減增多。
目前減少旁瓣的最簡單的方法是:減少物體的尺寸,使其小于或者等于波長的一半,此時將不會產(chǎn)生旁瓣效應(yīng)。
舉例
使用相控陣探頭會產(chǎn)生的一個現(xiàn)象是會生成不希望出現(xiàn)的柵瓣和旁瓣。
出現(xiàn)柵瓣和旁瓣這兩個緊密相關(guān)的現(xiàn)象是由于探頭發(fā)出的部分聲能以不同于主聲程的角度傳播造成的。
這種現(xiàn)象不僅限于相控陣系統(tǒng),在使用常規(guī)探頭時,隨著晶片大小的增加也會出現(xiàn)旁瓣現(xiàn)象。
這些不希望出現(xiàn)的聲波會從被測工件的表面反射,并會使圖像中出現(xiàn)虛假缺陷指示。
晶片間距、晶片數(shù)量、頻率和帶寬都會對柵瓣的波幅有很大的影響。
下面的聲束圖比較了兩種聲束形狀:
在探頭孔徑近似的情況下,左圖中的聲束由間距為0.4毫米的6個晶片生成,右圖中的聲束由間距為1毫米的3個晶片生成。
左側(cè)圖中的聲束形狀類似錐形;右側(cè)圖中的聲束在其中心軸兩側(cè)約30度方向上生出兩個多余的波瓣。
只要陣列中單個晶片的尺寸等于或大于波長,就會產(chǎn)生柵瓣。
當(dāng)晶片尺寸小于波長的一半時,不會產(chǎn)生柵瓣。(晶片尺寸在半個波長和一個波長之間時,是否產(chǎn)生柵瓣取決于電子偏轉(zhuǎn)的角度。)
因此在某項(xiàng)具體應(yīng)用中使柵瓣最小化的最簡單的方法是使用小晶片間距的探頭。
使用特別設(shè)計(jì)的探頭,如:將大晶片分割為較小的晶片,或改變晶片間距,也可以減少不需要的波瓣。
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