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 。
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信號(hào)
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天線陣列
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原文標(biāo)題: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)?
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