相控阵天线波束扫描范围的增强
关于相控阵天线 （PAA） 广角扫描的研究以往主要集中在优化元件方向图上，而今将重点转移到阵列因子上，推广了一种利用异相叠加的广角扫描阵列技术。可以通过利用异相激励来缩小 endfire 方向的阵列因子波束宽度，从而扩展扫描范围。
广角扫描的相控阵天线 （PAA） 相控阵天线实现波束扫描原理 参考文献
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广角扫描的相控阵天线 （PAA）
能够进行广角扫描的相控阵天线 （PAA） 因其覆盖范围而广泛用于通信、雷达和检测系统。
然而，PAA 的光束扫描范围通常受定向元件方向图的限制，因为最大扫描角度受到阵列图案的峰值遵循元件图案的形状这一事实的限制。
最大化波束扫描范围的方法：
1、利用辅助辐射结构，如电壁、寄生贴片和超表面，来拓宽元件模式。
2、通过合成来自源及其相应镜像源的场来产生宽波束。
3、使用 PIN/MEMS 开关、变容二极管或多端口来构建图形可重新配置的单元，通过分时策略实现广泛的覆盖范围。
4、圆顶透镜 （DL） 与 PAA 的结合也为实现广角扫描提供了一种很有前途的方法。
5、采用异质光束元件 （HBE） 来合成等效的宽光束元件，从而促进广角扫描。
PAA实现波束扫描原理
数组的扫描能力不仅由数组元素决定，还由数组因子决定。以前的研究主要集中在优化单元因子上，并依靠同相叠加原理来确定最大光束峰值角。因此，阵列因子的全部潜力仍未得到开发，从而限制了 PAA 的扫描能力。
在确定阵列的最大光束峰值角时，一旦确定了单元因子，endfire 方向的阵列因子就起着决定性的作用。
由具有均匀激发幅度的 N 个相同元件组成的等距线性阵列。阵列因子表示为
ψ 表示到达波前的元件间相位差，由下式给出
对于广角扫描 PAA，元件间距 d 通常设置为小于0.5λ 以避免在扫描过程中出现栅瓣。在传统的 PAA 中，光束峰值角的确定依赖于同相叠加，其中元件间激发相位表示为，
这意味着αn 正好等于波在角度方向上的空间相位延迟θs。通过调整θs ，PAA 可以实现波束扫描。即，当θs=90∘ （表示α=− kd），阵列因子扫描到 Endfire 方向，并且 PAA 达到其最大扫描角度。这表示同相叠加可以实现的最大扫描范围。
[1] Y. Wan, S. Liao, J. Wei, L. Li, W. Che and Q. Xue, "Enhancing Beam Scanning Range for Phased Array Antenna Using Out-of-Phase Superposition," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 12, pp. 9510-9515, Dec. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3433408.
[2] Y. Wan, S. Liao, W. Che and Q. Xue, "Heterogeneous Beam Elements Based Phased Array Antenna Technology: Theory, Analysis, and Experiment," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 6, pp. 5033-5046, June 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3394159.
