【導讀】相控陣天線通過移相器
、真zhen時shi延yan或huo二er者zhe的de組zu合he，使shi合he成cheng波bo束shu更geng精jing確que地di指zhi向xiang陣zhen列lie轉zhuan向xiang角jiao度du內nei的de所suo需xu方fang向xiang。本ben文wen將jiang介jie紹shao這zhe兩liang種zhong方fang法fa
，以yi及ji更geng寬kuan帶dai寬kuan的de天tian線xian陣zhen列lie是shi如ru何he推tui動dong真zhen時shi延yan在zai其qi係xi統tong設she計ji中zhong的de應ying用yong。

相控陣天線通過移相器、真zhen時shi延yan或huo二er者zhe的de組zu合he，使shi合he成cheng波bo束shu更geng精jing確que地di指zhi向xiang陣zhen列lie轉zhuan向xiang角jiao度du內nei的de所suo需xu方fang向xiang。本ben文wen將jiang介jie紹shao這zhe兩liang種zhong方fang法fa，以yi及ji更geng寬kuan帶dai寬kuan的de天tian線xian陣zhen列lie是shi如ru何he推tui動dong真zhen時shi延yan在zai其qi係xi統tong設she計ji中zhong的de應ying用yong。

指向正確的方向

xiangkongzhentianxianwuxuwuliyidongtianxianjikegaibianfusheboshudexingzhuanghefangxiang。zhexietianxiantongguodutedepailiefangshizuchengyigegengdadezhenlie
，jiangmeigedulizhenzidexinhaodiejia，yitishengzengyixingneng
，bingzaizhenliedeboshuzhixiangjiaodufanweineijingquekongzhixinhao，ruxiatusuoshi。


隨著當前相控陣係統的帶寬增加以擴展其應用範圍和靈活性，更寬的帶寬給係統帶來了挑戰
，影響了波束的相移。由於這一趨勢，許多AESA係統需要真時延技術來消除更大帶寬情況下的波束傾斜。我們將在接下來的部分深入探討這一點。

相控陣背景知識

相控陣天線的大小與工作頻率成反比。因此

，頻率越高
，天線振子的間距就越小。對於較低頻率的應用，情況則相反。

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，ruheshixianboshuzhuanxiangne
？duiyuchuantongzhaidaizhenlie
，womenshiyongyixiangqizaigeidingpinlvxiazhuanhuansuoxudexinhaoyanchi。zaixiangkongzhentianxianzhong，meigetianxianzhenzidoukeyikuirubutongdeyixiangqi。yinci
，tongguogaibianmeigezhenzizhijiandexiangyi，keyiyindaozhenliedeboshufangxiang，congerzaixiangguandejiaoduxingchengboshu。

例如，假設我們有兩個天線振子

，它們之間的距離為“d”，ruxiatusuoshi。zhelianggezhenzizhijiandexiangyihuigaibianboshufangxiang。zailingyigetianxianzhenzishangshiyongyixiangqi，keyiyindaoboshugaibianqifangxiang
，congertigaotianxianxiaolv。


zaixiatuzhong，womenkeyikandaotianxianzhenliezhongdeboxingzhixianghuizaigeidingjiaodushangxingchengyigezhuboban，bingzuixiaohuapangboban。womenhaikeyikandaozhexiebobandexiangweijiaohechangtudeceliangshuju。


以下是兩種常用的相控陣天線係統：

• 無源電子掃描陣列（PESA）——所有天線振子共用一個發射/接收模塊。

• 有源電子掃描陣列（AESA）——使用相控陣天線，每個天線振子都有專用的發射/接收模塊。


深入了解AESA

AESA作為第二代相控陣天線
，其每個天線振子均由微控製器單獨控製的發射器驅動
，這使得AESA比PESA更為先進，能夠同時向不同方向發送多個頻率的無線電信號。

隨著高性能和高分辨率係統的開發，對波形帶寬的要求也在增加。這對於傳統上使用移相器進行波束方向控製的AESA來說是一個問題，因為波束會隨頻率變化而產生傾斜。可以使用以下公式計算波束傾斜角度。


對於這些具有較寬瞬時帶寬的波形和較窄波束寬度的應用
，波束傾斜可能足以使波束偏離目標，從而影響信號質量、準確性和分辨率。

AESA —— 移相器 vs 真時延

AESA使用移相器、時延電路
，或二者的組合，在陣列的轉向角度範圍內將信號波束指向所需方向。

ruxiatusuoshi，yixiangqiyongyuzaixiangkongzhentianxianzhongyindaoboshu，bingyouzhuyutigaozhaidaixitongdexiaolv。yixiangqizaishichangshangzhanjuzhudaodiwei，zailianggezhuangtaizhijiantigonggudingdecharuxiangweicha。tamentongchangyongyudaikuanjiaodideyingyong
，yinweikuandaiyixianggengjiakunnan
，qiechangbansuizhecharusunhaozengjiahezaizhenggegongzuopinlvdaikuanneidexiangweijingdujiangdidengwenti。zheliangzhongzhuangtaizaishiyanshangjinlveyoubutong
，lujingchangduchayixiaoyuyigebochang。yixiangqizaimeigetianxianzhenzichuyindaoboshu
，danbutigongzhenshiyan。ruguomeiyouzhezhongzhenshiyan，boshuzaijiaodapinlvfanweineihuifashengshizhenhuo“傾斜”，如下圖所示。隨著新型

、更寬帶寬陣列係統的出現
，波束傾斜問題變得更為突出；真時延單元則可以用於減輕這種傾斜效應。


時shi延yan單dan元yuan能neng夠gou提ti供gong多duo個ge波bo長chang的de相xiang移yi

，且qie相xiang移yi與yu頻pin率lv嚴yan格ge成cheng正zheng比bi。這zhe使shi得de兩liang個ge狀zhuang態tai之zhi間jian的de群qun時shi延yan差cha異yi能neng夠gou在zai整zheng個ge頻pin率lv帶dai寬kuan內nei產chan生sheng平ping坦tan的de相xiang位wei。


從上麵的圖中可以看出，時間延遲單元在整個帶寬頻率上顯著減少了波束傾斜，從而提高了更寬帶寬範圍內的雷達圖像分辨率。

真時延 MMIC

時延可以通過多種方式實現
，如同軸電纜、光纖、微帶線和帶狀線等。由於尺寸緊湊且成本效益高，使用MMIC的電子方法更為流行。如上圖所示，典型的多比特位時延單元包括開關
、時shi延yan元yuan件jian和he均jun衡heng器qi

，以yi形xing成cheng參can考kao路lu徑jing和he時shi延yan路lu徑jing。整zheng體ti延yan遲chi範fan圍wei和he延yan遲chi步bu長chang可ke以yi通tong過guo切qie換huan不bu同tong的de路lu徑jing組zu合he來lai生sheng成cheng。參can考kao線xian和he時shi延yan元yuan件jian通tong常chang使shi用yong不bu同tong長chang度du的de傳chuan輸shu線xian來lai創chuang建jian。隨sui著zhe線xian路lu長chang度du的de增zeng加jia

，插cha入ru損sun耗hao和he頻pin率lv也ye會hui增zeng加jia。均jun衡heng器qi通tong常chang用yong於yu在zai頻pin率lv範fan圍wei內nei改gai善shan整zheng體ti時shi延yan平ping坦tan度du。

近(jin)年(nian)來(lai)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)建(jian)模(mo)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)使(shi)得(de)能(neng)夠(gou)製(zhi)造(zao)出(chu)物(wu)理(li)尺(chi)寸(cun)更(geng)小(xiao)的(de)時(shi)延(yan)電(dian)路(lu)，這(zhe)對(dui)於(yu)高(gao)頻(pin)陣(zhen)列(lie)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)有(you)用(yong)。此(ci)外(wai)，還(hai)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)，如(ru)CMOS
、GaAs和MEMS

，以幫助優化某些應用的性能要求。

主要結論

對於當今的寬帶陣列天線應用而言，需要采用真時延技術來減輕波束傾斜問題。如上所述，理解TDU與移相器之間的差異，或者如何將二者結合使用，是提升AESA係統級性能的關鍵。

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