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前面的博客已经介绍过常见的平面阵有一些基本类型，本篇博客介绍一些实际工程中可能出现的阵列，包括椭圆阵列、子阵通过矩形拼接形成的矩形大阵列和圆形大阵列、子阵通过三角栅格拼接形成的矩形大阵列等。

前面的博客已经介绍过常见的平面阵有一些基本类型，本篇博客介绍一些实际工程中可能出现的阵列，包括椭圆阵列、子阵通过矩形拼接形成的矩形大阵列和圆形大阵列、子阵通过三角栅格拼接形成的矩形大阵列等。

孔径调谐能调节天线的电长度，可将其谐振点切换到所需支持的工作频段。天线孔径调谐器通过改变天线的有效尺寸或更改其发射场型改善天线的总发射功率 (TRP) 和总全向灵敏度(TIS)。孔径调谐的天线调节开关，主要参数有：Coff, Ron和Vpeak。

由于手机运行所需的频段、功能和模式的数量不断增加，现代手机的 RF 前端 (RFFE) 设计也日益复杂。需要采用更多天线，使用载波聚合 (CA)、4x4 MIMO、Wi-Fi MIMO 和新的宽带 5G 频段来提供更高的数据速率，因此智能手机中的天线数量从 4-6 个增加到 8 个或更多。与此同时，可用于移动系统天线的空间缩小，导致天线效率降低。通过天线调谐可以恢复一些损失性能。若不实施调谐，天线在有限的频率范围内可以实现出色性能，但是增加天线调谐则可以在更广泛的频率范围内实现更优化的性能。

最早的手机是外置式天线，从NOKIA开始采用内置式天线，开始采用内置金属片（一般是0.1MM厚的不锈钢片冲压而成），随后为降低成本，后来改用FPC代替，FPC的特点是材质软，可以贴在曲面上，还可以转折，在空间利用率上比金属有优势。对外形设计和结构设计要求比金属自由点，装配上FPC只要贴在材料表面上，只是在馈点处需要加定位柱。不像金属需要加热熔柱定位，是目前主流的天线技术。

本篇博客为我写的相控阵天线的博客文章相关的总集篇，目前更新进度为2023-2-1。

传统方法按照测试区域分，可分为远场、中场和近场测量。远场测量发展成熟，可直接测量方向图，但对条件要求较高，且没有发挥相控阵天线可配相扫描的特点，已不是发展的主流。阵列天线的近场扫描技术也广泛用于相控阵，需要微波暗室和探头、夹具和机械运动装置等专用仪器，精度高但操作复杂。80年代以后旋转电矢量法(ＲEV) 、换相测量法和互耦校准等新方法得到快速发展，编码理论、快速算法的应用增加了可行性，近场扫描技术也得到改进，测量精度和效率大大提高。

旋转矢量法(REV法)一般是应用在远场环境下，通过探测天线向相控阵天线发射信号，然后相控阵天线逐个单元进行旋转相位的操作，通过合成信号最大最小的幅值差和移相角计算出各个单元通道的幅度相位差值来校准和补偿天线的。旋转矢量法对设备要求不高，易于实现，而且仅需要测量幅度值就可以完成校准，是比较常用的校准方法。

有源相控阵最大的特点是每一个收发天线后均连接一个独立的T/R组件，每一个T/R组件相当于一个常规雷达的高频前端，它既有发射功率放大器，又有低噪声放大器及移相器/延时器、二级波束控制电路等多种功能电路。通过T/R组件中的数控移相器/延时器可以快速改变各天线单元之间的相位差，以实现波束扫描。对于包含发射功能的相控阵系统，阵列有源驻波是一个非常重要的指标，其直接反映了发射状态下电磁波通过空间耦合反向进入阵元的功率大小，有源驻波越大标志反向耦合功率越大，此时将可能损坏后端的收发通道。

阵列天线的成本、批量和可制造性等实际问题的解决方案的选择直接影响阵列天线的性能。对这些方面的考虑所导致的结果是：制造具有固定量化电平的功率分配网络和生产3位或4位（或更多位）数字移相器而不是连续可变移相器。上述选择均会在阵列上产生周期性的幅度或相位误差，它们将产生大而明显的副瓣误差或栅瓣型波瓣误差，这些峰值叫做量化瓣。同时不连续的移相器会形成不连续的波束跃度，并且可以通过使用虚位技术来获得更小的波束跃度。

按行、列排列的可分离型矩形平面阵，其阵因子是两个正交排列的直线阵阵因子的乘积。可分离的平面阵方向图在两个主面内是满足预期副瓣电平的，而在其他剖面内的方向图副瓣电平非常低。在各个剖面内的副瓣电平都相等或者接近的分布方式包括不可分离切比雪夫和圆口径泰勒分布等。

多个单元分布在一个圆环上的阵列称为圆环阵列。这是一种有实际意义的阵列结构，可应用于无线电测向、导航、地下探测等系统中。球面阵共形相控阵作为共形阵的其中一种布阵形式，其具有半空间甚至全空间波束扫描的能力，主要应用于移动基站、海事通信和卫星通信等领域

常见的平面阵有一些基本类型，按照栅格形式可以进行以下划分：矩形栅格、三角形栅格、同心圆环和椭圆环栅格等；按照边界形式可以进行以下划分：矩形、六边形(矩形切角形成)、圆形、椭圆形等。矩形栅格、三角形栅格构成的平面阵，其外观可以是矩形、六边形、圆形等。三角形栅格排列的平面阵在满足相同的天线指标情况下，三角形栅格排列的平面阵所需单元数少。均匀分布的圆形平面阵和六边形阵列的副瓣电平会比平面矩形阵列降低。

阵列天线的综合问题是其分析的逆问题，即是在预先给定辐射特性(如方向图形状、副瓣电平等)的情况下，综合出阵列激励幅度和相位。其中特殊综合主要包括：左右副瓣电平不相同的变形泰勒综合方法；差方向图的低副瓣综合方法-贝利斯综合法；指定方向图函数逼近的综合法-伍德沃德-劳森抽样法；低副瓣阵列的相位综合方法-配相法）

稀疏阵是在不明显改变阵列波束宽度的情况下去掉一些阵元，可以用满阵列的几分之一的阵元构造一个减低了增益的高方向性阵列，符合大型阵列设计中降低成本及软硬件复杂度的需求。大型稀疏阵列的综合方法主要可以分为三类。第一类是确定性的稀疏化方法，通常是基于解析公式或给定模型得到确定的稀疏阵列分布。如基于差集和几乎差集的稀疏综合算法，以及参考口径幅度渐变确定分布密度的稀疏算法等。这类确定性的稀疏化算法可以根据阵列要求快速得到稀疏阵列分布形式，但是，其得到的结果一般还有较大的可优化空间。

根据期望的方向图辐射特性(如方向图形状、主瓣宽度、副瓣电平、方向性系数)并以某种方法求得阵面电流分布并将此电流分布施加于相应通道中，这一过程称之为阵列天线的波束赋形。阵列天线的波束赋形作为一个非凸、多维、多目标问题，它的求解涉及到电磁场、数学、工程学等多个领域的知识。这类综合方法有内插法、多项式逼近法、伍德沃德—劳森综合法、智能优化计算方法等。其中遗传算法、粒子群算法和差分进化算法等在内的智能优化算法已广泛应用于天线和电路等电磁工程领域。

直线阵列天线的综合是在预先给定辐射特性(如方向图形状、主瓣宽度、副瓣电平、方向性系数)的情况下，综合出阵列单元数、间距、激励幅度和相位。其中最常见的为给定方向图主瓣宽度、副瓣电平的要求进行综合，方向图的其它细节不苛求。这类综合方法最著名的是道尔夫—切比雪夫综合法，泰勒综合法、高斯分布、二项式分布、SinZ-Z和Villeneuve分布等。

本博文主要介绍如下非规则线阵，其中主要包括以下情况：1. 不均匀间距阵列：a）不均匀间距递变阵列：单元间距按照一定的系数递增；b）稀布阵列：阵元间隔不是固定的，没有规律；c）稀疏阵列：把均匀直线阵列按照一定的优化方法，抽取掉一部分单元；2. 不均匀相位递变阵列：相位非均匀递变，如平方律分布等；3. 不均匀激励幅度阵列：天线的激励幅度不相等，如切比雪夫分布，泰勒分布，正弦分布等。

本博客主要包含均匀直线阵的阵列因子推导，方向图乘积定理，扫描特性和python程序等。

简介多个单元分布在一个圆环上的阵列称为圆环阵列。这是一种有实际意义的阵列结构，可应用于无线电测向、导航、地下探测等系统中。博客对圆环阵进行了简要的介绍。

前面介绍了平面稀疏阵列天线，这次将介绍hfss的稀疏平面阵列天线的全波仿真和扫描状态下的副瓣分析。

简介稀疏阵是在不明显改变阵列波束宽度的情况下去掉一些阵元，可以用满阵列的几分之一的阵元构造一个减低了增益的高方向性阵列。上一篇已经介绍了简单的线阵稀疏阵，接下来将要介绍稀疏平面阵，可以采用密度加权稀疏算法，遗传算法和模拟退火法等。

常见的平面阵有一些基本类型，按照栅格形式可以分为矩形栅格，三角形栅格，同心圆栅格等，按照边界形式可以分为矩形边界，八边形边界，圆形边界等，按照电流分布可以分为可分离型分布和不可分离型分布

获得差方向图的一般要求是，激励幅度为对称分布，阵列左右两半相位相差180°。其中均匀分布，三角分布，切比雪夫分布和泰勒分布都能实现差方向图，但是副瓣电平高，不可控，为了实现低副瓣的差方向图一般采用贝利斯分布。接下来将要比较各种分布的差方向图的差异。

简介我前面的博客已经介绍了通过遗传算法综合阵列天线的方向图，这次通过粒子群算法综合阵列天线，并比较两种算法在综合阵列天线时的差异。粒子群算法是通过python的算法工具箱scikit-opt实现的，对算法进行了些修改，包括整数编码，每个变量进行单独的区间限制等。

概要我前面的博客阵列天线波束扫描已经介绍了直线阵的波束扫描。这次我将通过Python实现平面阵的3D波束的扫描，其中，平面阵的综合方式和3D动图的实现方式请参考我前面的博客。

阵列天线波束扫描

本文通过python的遗传算法工具箱Greatpy（Geatpy官网：http://www.geatpy.com）和我前面写的方向图乘积定理函数，实现了12单元的阵列天线的综合，得到了一个偏离法向15的方波束，和一个刀状波束。

本博客仿真一个线型抛物面的圆极化天线，同时使用普通的全模型ABC边界和IE边界，测试仿真时长和精度。使用全模型ABC边界划分网格一次，130W+的网格数量，继续划分需要55G内存，使用IE边界，划分网格26W+，两种仿真精度相当。

本博客将介绍C#和HFSS联合仿真的框架和实现方法，并展示联合仿真的过程。我们将微带天线划分为18*22的网格，用二维数组表示，1代表是填充，即此方块覆铜，0代表的未填充，即此方块不覆铜，这样就能表示一个天线。同时，每个方块有两种可能，这样有一共有2的396次方种可能，如果用穷举法优化的话，是仿真不完的，这就需要用遗传算法来搜索一个最优解了。

本篇博客主要记录了一些特殊的曲线hfss建模：平面正弦天线，圆锥正弦天线，平面正弦加载阿基米德螺旋线，圆锥正弦加载等角螺旋线，正弦加载四臂螺旋线，樱花天线、希尔伯特曲线、球形蛇形曲线、Koch分形曲线、平面六边形螺旋曲线、超材料表面等。