為什么天線陣列中相鄰兩個(gè)天線之間的距離常使用半波長(zhǎng)？

我們回顧一下信號(hào)到達(dá)角度的計(jì)算：

如信號(hào)到達(dá)角度為θ，兩根天線距離為d，兩根天線上信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差:

由于時(shí)間差產(chǎn)生的相位差:

通過(guò)測(cè)量相位差，可以得到信號(hào)到達(dá)角度:

由于相位差是在-π到π之間，所以要求: 那么當(dāng) d 不是λ/2 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么樣的情況呢？ 我們一直使用天線之間的距離d等于半波長(zhǎng)。但有時(shí)候，陣列可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)精確的N/2間隔，例如當(dāng)空間受到限制時(shí)，或者當(dāng)同一陣列必須在各種載波頻率上工作時(shí)。 下圖演示了d在λ/2和4λ之間改變示意圖。我們刪除了極坐標(biāo)圖的下半部分，因?yàn)橄掳氩糠趾蜕习氩糠謱?duì)稱。

如你所看到的，除了我們之前討論的180度歧義之外，我們現(xiàn)在還有額外的歧義，并且隨著d變高(額外/不正確的波瓣形成)，情況會(huì)變得更糟。這些額外的波瓣被稱為光柵波瓣，它們是“空間混疊”的結(jié)果。 現(xiàn)在，當(dāng) d 小于 λ/2 時(shí)會(huì)發(fā)生什么，例如當(dāng)我們需要將陣列擬合在狹小空間中時(shí)？讓我們重復(fù)相同的模擬：

雖然主瓣隨著 d 變低而變寬，但它的最大值仍然是 20 度，并且沒(méi)有光柵瓣，因此理論上這仍然有效（至少在高 SNR 下）。為了更好地理解當(dāng) d 變得太小時(shí)會(huì)發(fā)生什么，讓我們重復(fù)實(shí)驗(yàn)，但有一個(gè)來(lái)自 -40 度的額外信號(hào)：

一旦我們低于 λ/4，兩條不同的路徑之間就沒(méi)有區(qū)別了，數(shù)組的性能很差。 波束形成技術(shù)方法非常簡(jiǎn)單，但其準(zhǔn)確性通常不是很好，雖然有一些波束成形技術(shù)可以提供比傳統(tǒng)波束成形更精確的波束，但仍要求保持 d 盡可能接近 λ/2 。