在当今的雷达、探测、通信等系统中，阵列天线因其高增益、波束灵活等优点而得到广泛应用。而天线的驻波比，作为评估阵列天线性能的重要指标，反映了辐射单元与传输线等部件之间的阻抗匹配程度。

    随着相控阵天线波束的扫描，由于相控阵天线阵中单元之间互耦的影响，各单元以及相互之间的相位关系发生变化，因此造成在不同扫描角度上，阵中单元的S参数随之发生变化，一般这种变化表现为有源驻波性能的恶化。

    在天线阵面测试验证中，当不同的阵面幅相激励实现不同的阵面波束指向时，个别阵元实际驻波水平急剧恶化，可导致TR模块由于负载阻抗严重失配带来自激甚至是烧毁。而以往的测试设备在进行阵面驻波测试时，要么测试激励单个阵元而其他天线单元接负载的无源驻波测试，要么是通过测试无源驻波与天线阵面全S参数后通过理论公式推算有源驻波。常规的驻波比测量方法只是测量孤立天线单元馈电时的性能，但是考虑到单元间的互耦效应，整个阵列馈电时的驻波比不同于孤立单元的驻波比。因此孤立单元的测量并不能准确评估整个阵面的性能。

天线有源驻波理论分析

    众所周知，天线阵面中的天线单元由于受周边单元互耦的影响，天线单元的反射必然增大，且随扫描角变化而变化。由互耦引起的天线单元反射程度和影响大小，可用有源反射系数来评价。

    设阵列中N个单元的激励信号的电压为V1、V2、V3、…、Vn, 各单元的反射信号的电压分别为e1、e2、e3、…、en，考虑到各天线单元间的互耦影响，可得到以下关系式（式1）：

    即（式2）：

    式（2）中，C称为互耦系数矩阵。因此，第κ单元的反射信号电压eκ可表示为（式3）：

    式（3）中，Cκi是反映第i单元对第κ单元影响的互耦系数，它与i单元和k单元之间的间距有关系，对于一个无限阵列，阵列中任一单元都受到周围上下左右各2~4排内单元的较大影响，而位置较远距离的天线单元对它的影响较小。考虑到互耦随单元间距的增大而减弱，互耦系数的公式可表示为（式4）：

    式（4）中，γ是与k、i单元间距有关的递减函数，β是接近于传播常数（k=20π/ λ）的一个传播常数。

  对等间距均匀分布阵列，V1=V2= ··· Vn=V0，相邻单元间的阵内相位差（式5）：

    令

    则∆φB可简化为（式6）：

    因此，第k单元的反射电压ek可表示为（式7）：

     k个单元的有源反射系数定义为（式8）：

    若将互耦系数Cki的式（4）代入式（8），则可得：

    由此可以看出，有源反射系数分别与单元间距、波束扫描角有关。有源反射系数越大，由反射造成的功率损失也就越大，影响天线增益及副瓣。

    那么现在，将由我们为您带来一个全新的相控阵天线有源驻波测试系统！可以对相控阵天线单元在不同频点，不同波位的有源驻波进行自动化测试及数据后处理。

    该系统由多端口矢量网络分析仪、校准箱、控制计算机以及测试系统软件等构成。它基于 ZNA 多源相参功能构成多通道相参激励信号，接收端采用 ZNB 测量接收机对反射信号进行测量，从而完成阵面天线有源驻波的测试验证。校准箱内部由射频开关矩阵单元、耦合器单元、相参同步单元、稳幅稳相线缆等构成；计算机通过以太网交换机连接至每一台矢量网络分析仪和校准箱的控制端口。

系统特点