宽频带微带天线技术知识合集1

第一章. 绪论

1.1微带天线的历史和优缺点

微带天线最初作为火箭和导弹上的共形全向天线获得了应用，现在微带天线广泛应用于大约100MHz～100GHz的宽广频域上的大量无线电设备中，特别是飞行器上和地面便携设备中。微带天线的特征是比通常的微波天线有更多的物理参数，具有任意的几何形状和尺寸，有三种基本类型：微带贴片天线、微带行波天线和微带缝隙天线。

和常用的微波天线相比，具有以下优点：

1）体积小、重量轻、低剖面、能与载体共形，并且除了在馈电点处要开出引线外，不破坏载体的机械结构。

2）性能多样化。设计的微带元最大辐射方向可以在边射到端射范围内调整，实现多种几何方式，还可以实现在双频或多频方式下工作

3）能够与有源器件、电路集成为统一的组件，适合大规模生产，简化整机的制作和调试，大大降低成本

和其它天线相比，其缺点如下：

1）相对带宽较窄，特别是谐振式微带天线（目前已经有了一些改进方法）

2）损耗较大，因此效率较低，特别是行波型微带天线，在匹配负载上有较大损耗

3）单个微带天线的功率容量较小

4）介质基片对性能影响较大。由于工艺条件的限制，批量生产的介质基片的均匀性和一致性还有欠缺，影响了微带天线的批产和大型天线阵的构建

相对带宽较窄一般认为是微带天线的主要缺点，单现在采用孔径耦合的层叠式结构的微带天线，其阻抗带宽已经达到69％左右，具有广阔的应用前景，一般而言，它在飞行器上的应用处于优越地位，如卫星通信、导引头、共形相控阵等，在较低功率的各种军用民用设备如医用探头等，由于它可以集成化，使其在毫米波段的优势更为明显。

1.2微带天线的分析设计方法

天线分析的基本问题就是求解天线在周围空间建立的电磁场，求得电磁场之后，进而得到其方向图、增益和输入阻抗等特性指标。分析微带天线的基本理论大致可分为三类。最早出现的也是最简单的是传输线模型（TLM，Transmission Line Model）理论，主要用于矩形贴片，更严格更有用的是空腔模型理论（CM，Cavity Model），可用于各种规则贴片（基本限于天线厚度远小于波长的情况）最严格而计算最复杂的是积分方程法（IEM，Integral Equation Method），即全波理论（FW，Full Wave），理论上讲，积分方程法可用于各种结构、任意厚度的微带天线，但要受计算模型的精度和机时的限制。从数学处理上看，第一种理论将分析简化为一维的传输线问题；第二种理论则发展到基于边值问题的求解；第三种理论进一步可以计入第三维的变化，不过计算费时。基于积分方程的简化产生了格林函数法（GFA，Green’s Function Approach）；由空腔模型扩展到多端口网络法（MNA，Multiport network Approach）.

微带线的传输模式是将微带线看成一种开放线路，因此其电磁场可无限延伸。这样微带线的场空间由两个不同介电常数的区域（空气和介质）构成，只有填充均匀媒质的传输线才能传输单一的纯横向场－TEM模。由于空气－介质分界面的存在，使得微带中的传输模是具有电场、磁场所有三个分量（包括纵向分量）的混合模，但在频率不太高如12GHz以下，基片厚度远小于工作波长，能量大部分都集中在导体带下面的介质基片内，且此区域的纵向场分量很弱，因此微带传输的主模和TEM模很相似，称为准TEM模。传输线法最简单，也最为直观，利用端缝辐射的概念说明辐射的机理，由于传输线模式的限制，其难于应用在矩形片以外的情况，对于矩形片，传输线模式相当于腔模理论中的基膜。在谐振频率上，计算的场分布与实际很接近，参量计算合乎工程精度，但失谐大时，相差很大，计算不再可靠，基本的传输线法对谐振频率的预测是不够准确的，利用一些修正方法（如等效伸长）可将误差减小到1％以内，如果通过样品实测谐振频率，然后在调整，效果更好。

空腔模型理论基于薄微带天线的假设，将微带贴片与接地板之间的空间看成是四周为磁臂，上下为电壁的谐振腔（确切的说是漏波空腔）。天线辐射场由空腔四周的等效磁流来得出，天线的输入阻抗可根据空腔内场和馈源边界条件来求得。腔模理论特别是多模理论是对传输线法的发展，能应用于范围更广的微带天线，并且由于计及了高次模，因此算得的阻抗曲线较准，且计算量不算大，比较适合工程设计的需要。但基本的腔模理论同样要经过修正，才能得到较为准确的结果。特别是边界导纳的引入，把腔内外的电磁问题分成为独立的问题，这在理论上是严格的，只是边界导纳的确定很困难，计算只能是近似的。在腔模理论中，认为腔内场是二维函数，这在薄基片时是合理的，而对于厚基片则将引入误差。由于微带天线的目的就是降低抛面高度，因此在大多数情况下是不成问题的，但在毫米波段就需要另行考虑了。

积分方程法和腔模理论的基本立足点不同，它讨论的是开放的空间，是以开放空间的格林函数为基础，基本方程是严格的，除了少数例外，通常用矩量法求解。

要得到高增益、扫描波束或波束控制等特性，只有将离散的辐射元组成阵列才有可能，同一阵列中辐射元可以相同也可以不同，在空间可以排成线阵、面阵或立体阵。

1.3 微带天线的应用

微带天线优势有低剖面、价格偏移并可制成多功能、可共形的天线；可集成到无线电设备内部，可用于室内外，尺寸可大可小，大的微带天线其长度可达十几米。

微带天线在空间技术中如X－SAR（X波段合成孔径雷达）、SIR（航天飞船成像雷达）、海洋卫星等以不同的微带形式完成特定的功能。在可移动卫星通信中以及内部集成的微带天线在PCS（个人通信业务）/蜂窝电话和其它手持便携式通信设备中都有广泛的应用。

注：便携式无限通信设备一般要求天线要小、轻、对两个正交极化灵敏。辐射方向图在所有主平面上必须是准各向同性的，并且，在许多应用中，需要宽频带。人体对天线的影响以及人体对天线辐射的吸收都要尽可能的小，此外，总是希望天线集成在印制电路板上或塑料盒里。由此需要使用内部集成的天线，例如微带天线。内置天线机械强度大，不易折断；不增加设备的尺寸；使用不需要拉伸，人为影响小；并且使用高水平的防护技术，可以使天线与人体的作用减到最小。微带天线能提供50Ω输入阻抗，因此不需要匹配电路或变换器；比较容易精确制造，可重复性较好；可通过耦合馈电，天线和RF电路不需要物理连接；较易将发射和接收信号频段分开，因此可以省掉收发转换开关或至少使设计简化；容易制成双频段双极化模式。因此微带天线是最好的选择之一。

第二章. 微带阵列天线的基本理论

天线是各种无线电设备必不可少的组成部分，它能有效的、定向的辐射或接收无线电波并通过馈线与收发系统联系起来，起着能量转换作用。

从本质上讲，微波传输线（传输微波信息和能量的各种形式的传输系统的总称）是一个封闭系统，基本功能就是传输电磁能量，其电磁场被束缚在传输线附近而不会辐射到遥远的空间，自身的不连续性可以用来构成各种形式的微波元件。天线是由传输线演变而来，但其基本功能是向空间辐射或接收电磁能量，是一个开放的系统。

不管是线天线还是面天线，其辐射源都是高频电流元，这是共性。因此讨论电流元的辐射场是讨论天线问题的出发点。

要解决天线的两个最主要的问题是阻抗特性和方向特性。前者要解决特性和馈线的匹配问题；后者要解决辐射和定向接收问题，亦即解决提高发射功率或接收机灵敏度问题。但这一切都要先求出天线在远区的电磁场分布。为此需要求解满足天线边界条件的麦克斯韦方程组。严格数学求解是很困难的，经常采用工程近似的方法进行研究，即用某种初始场的近似分布代替真实的准确分布来计算辐射场。这样可以避免严格的理论求解又可以获取一定的精确度。

2.1 微带天线单元

结构最简单的微带天线是由贴在带有金属底板的介质基片上的辐射贴片构成。贴片导体通常是铜或金，可采取任意形状。但通常采用常规的形状以简化分析和预期其性能。基片的介电常数应较低，这样可以增强产生辐射的边缘场。微带天线单元/阵列其结构通常都比较简单，但电磁场的分析却很复杂。一方面，微带天线的品质因数很高，较难得到精确的阻抗特性；介质的各向异性、加载、损耗、表面波效应等影响也较严重。另一方面，微带特性几何结构多样（不同贴片单元形状、馈电方法以及寄生单元或层叠单元的应用，共面馈电网络与有源线路的集成等）。

微带特性的分析方法主要分为基于简化假设的近似方法和全波分析方法两类。全波分析法有更好的适应性和更高的精度，但速度较慢。第一类方法包括传输线模型、空腔模型和分段模型。该方法讲贴片单元当作一段传输线或是空腔谐振器，简化了分析和计算，提高了速度，物理概念清晰，可以提供设计的初始数据。

2.1.1微带天线的传输线模型

基本假设：

1）微带片和金属底板构成一段微带传输线，传输准TEM波，波的传输方向决定于馈电点。线段长度L≈λ g /2，λg为准TEM波的波长。场在传输方向上是驻波分布，而在垂直方向上是常数。

2）传输线的两个开口端（始端和末端）等效为两个辐射缝，场为W，宽为h，缝口径场即为传输线开口端场强。缝平面看作位于微带片两端的延伸面上，即是讲开口面向上折转90^o^，而开口场强随之折转。

由上可见当L＝λ g /2时，二缝上切向电场均为x方向，且等幅同相，它们等效为磁流，由于金属底板的作用，相当于有二倍磁流向上半空间辐射。缝隙上等效磁流密度为

M s ＝－2 ** V /** h

V为传输线开口端电压。

由于缝已经放平，在计算上半空间辐射场时，就可以按照自由空间处理。这是这种方法的方便之处。

图2.1 传输线法物理模型

2.1.2辐射元方向图

微带辐射元的方向图可由其等效磁流元的辐射场得出。

由图2.1可见，微带天线的辐射等效为二元缝阵的辐射，并且缝上等效磁流是均匀的，可求出天线的辐射场为：

2.2微带阵列

微带天线单元的增益一般只有6～8dB。为获得更大增益，或为了实现特定的方向性要求，常采用由微带辐射元组成的微带阵列。最简单的排阵方式是直线阵。其馈电结构一般采用串馈或并馈。

2.2.1线阵辐射特性

由相同而且取向一致的辐射元组成的阵列方向图是其辐射元方向图和阵因子方向图的乘积（方向图乘积定理）。阵因子方向图就是将实际辐射元用无方向性的点源代替（具有原来的机理振幅和相位）而形成的阵方向图。微带辐射元的方向图可由其等效磁流元的辐射场得出，这样就可以求出微带线阵的的辐射特性。

图2.2 N元线阵

一般根据下式进行选择不出现栅瓣的元间距：

2.2.2平面阵天线

如图2.3所示，矩形平面阵中各单元相同，位于原点的第00号单元为阵的中心点，x方向单元编号m∈（－ M ~ M ），y方向的单元编号n∈（－ N ~ N ），第00号单元为相位参考点，忽略阵中各单元间的互耦影响时，设各元的激励电流为：

由此可见平面阵因子是两个线阵因子的乘积，因此可以用线阵方向性分析的结果分析平面阵的方向性。在x方向线阵形成围绕x轴的圆锥形波束，y方向形成围绕y轴的圆锥波束。因此，平面阵因子的主瓣是两个线阵圆锥主瓣相交部分的乘积，这就得到了两个针状主瓣，一个指向z>0空间，另一个指向z<0空间。在实际应用中，总是选择阵为单向辐射，即只有z>0空间辐射的针状主瓣。研究两个主平面的方向图特性时:

图2.3矩形平面阵

2.3电扫描天线

由于天线波束的指向始终与相位波阵面相垂直，因此，只要改变相位波阵面的位置，就能实现天线波束的扫描。根据改变相位波阵面的方法不同，波束扫描大致分为三类：

1.相位扫描

在阵列中每一个单元都安装一个移相器，相移量能在0～2π之间调整，用电子控制每个移相器，以达到快速扫描的目的，即相控阵天线，阵中每个单元间距为d，波束扫描角为θ0，则相邻单元之间的相移量为ψ=2πd sinθ0/λ，可见相位扫描具有频率敏感性，即如果相位不随频率变化，则扫描角θ0必与频率有关，改变频率也会改变波束扫描角。

2.时延扫描

将相扫天线中的每一个移相器都换成可变时间延迟线，则相邻单元之间的相移量变换为时间延迟量t=dsinθ0/c，式中c为电磁波在真空中的传播速度为一常数，由此可知波束扫描角θ0与频率无关

3.频率扫描

频扫天线的波束指向就是随发射机振荡频率的改变而变化，即波束指向是频率的函数，而一般的频扫天线总是与相扫天线结合应用构成所谓的三坐标雷达，即方位面采用相扫，俯仰面采用频扫。

2.3.1相控阵天线

电扫描天线的典型形式就是相控阵天线。它与传统的机械扫描天线相比，具有高增益、大功率、多波束和多功能、高数据率、高可靠性和易实现接收机自动控制等诸多优点。

相控阵天线的典型框图如图2.4所示:

发射机的射频能量经馈电网络进行功率分配，按预定比例馈送到阵列中的各个单元的移相器，经适当的移相后在馈给阵列各单元进行辐射。波束控制指令信号输入计算机，运算后通过移相器控制电路进入各单元移相器，分别控制各自的相移量，从而获得各相邻单元间所要求的相位差，使天线波束指向预期方向。

事实上，如果将n个完全相同的天线所组成的n元均匀线阵中的每个天线都带上一个可控移相器，则该天线阵就成为一维相控阵天线。

假如单元天线的馈电电流不同相，设相邻两单元的电流间的相移为δ，则当改变δ时，波束指向在扫描空间移动。设最大辐射方向发生在θm0，则有δ=-kdsinθm0。由此，改变相邻单元之间的相位差δ，就可以改变波束的最大辐射方向θm0，实现波束扫描。

2.3.2盲点效应

在相控阵天线的设计中，必须考虑两个问题：

1）在实空间不出现栅瓣

2）抑制或消除盲点

实践发现，当波束扫描到某一角度θn，天线处于全反射状态，既不辐射也不接收能量，

角θn称为盲点。

从物理本质上讲，产生盲点的原因有两个。一是相控阵中存在高次模和互耦效应。高次模发生在一个单元，而其它单元都与它们的发射机端接。由于互耦效应，在某些特定扫描角上，被激励起的高次模与主模耦合，致使口面场受到抵消。因而不能辐射也不能接收功率。二是漏波的抵消效应，所谓漏波是指当阵列单元辐射时，有一部分沿阵列表面向后泄漏的能量，这个漏波在这里的无源端接的单元上也会产生辐射波，于是原始的辐射波与漏波产生的辐射波在阵外空间叠加，在某个特定方向上造成盲点。

在工程上，消除盲点的主要措施是合理选择阵格尺寸和辐射单元的口径尺寸。单元口径尺寸越大，盲点越靠近阵列的法线方向，因此应尽量减小口径尺寸，使盲点靠近栅瓣方向，再选用较小尺寸的阵格，使栅瓣远离扫描空间，这样既可以再扫描空间不出现栅瓣又抑制了盲点。

2.3.3天线的副瓣性能

在相控阵天线的系统性能中，天线的副瓣特性是很重要的，相控阵天线的副瓣特性在很大程度上决定了雷达抗干扰、抗反辐射导弹及杂波抑制等战术性能，是雷达系统的一个重要指标。

为降低相控阵天线的副瓣电平，通常对阵面天线单元的电流分布采用各种形式的加权，但加权之后，天线波束的主瓣展宽，将降低天线增益和雷达角分辨率，不利于抗从主瓣进入的干扰。

低副瓣与超低副瓣天线通常是指副瓣电平必主瓣电平低30dB与40dB的以上的天线。为实现这样的天线，对面天线而言，主要是应按要求的副瓣电平来设计天线口径照射函数，实现所需的加权。具体实现办法是：可在馈线网络中采用不等功率分配器或衰减器加等功率分配器，也可将衰减器与不等功率分配器混用。此外天线反射面的加工必须严格保证公差要求，使天线口径面上的实际电流分布与理论上所要求的分布在幅度和相位上的误差低于所容许的范围。对于阵列天线，为获得低副瓣性能，除幅度加权外，还可采用密度加权、相位加权等方法来实现等效的幅度加权口径照射函数。阵列中各天线单元激励电流的幅度和相位误差以及各天线单元的安装公差，应严格低于额定副瓣电平所容许的范围。此外，设计中还应考虑各天线单元之间的互耦效应。同时，因为天线波束可以在一个较大的空间范围内进行扫描，随着扫描角的变化，天线单元之间的互耦也会发生变化，各天线单元激励电流的幅度和相位也会发生变化，所以为了实现低副瓣与超低副瓣电平，还必须考虑天线波束扫描产生的影响。除了精心设计天线单元，采用单元之间的去耦措施外，解决此问题的一种思路是统一设计天线单元和馈电网络。馈电网络的设计，要考虑天线单元之间互耦随波束扫描而变化的因素。在一定条件下，馈电网络的设计应具有随波束扫描变化而进行自适应调整的能力。

密度加权天线阵是一种不等间距加权天线阵。不等间距天线阵中各有源天线单元的间距是不等的，靠近阵列中心的单元其间距小些，偏离阵列中心越远的单元，其间距越大，但各天线单元激励电流的幅度都相同。密度加权天线阵是以抬高远区副瓣电平为代价（会因此降低天线增益）来降低主瓣附近的副瓣电平。

对采用数字式移相器的天线阵列，如果在波束控制信号之外还将相位加权控制信号加到阵列中某些单元的移相器上，改变阵列各天线单元激励电流的相位，那么也可以得到类似于加权的效果，降低天线波瓣主瓣附近副瓣电平。

2.3.4阵列单元随机幅度与相位误差的影响

相控阵天线中各单元的激励电流在幅度和相位上存在着随机幅度与相位误差（不可能完全相同），引起幅相误差的原因很多，如天线单元方向图的不一致，天线单元的安装误差、天线单元的损坏、天线单元之间互耦引起的天线单元的阻抗变化和驻波变化、馈线各单元通道之间的幅相误差（如移相器的误差，阻抗不匹配引起反射所产生的幅相误差、温度变化影响等）。这类误差具有随机性，对天线波瓣的副瓣电平、天线增益以及波束指向等均有重要影响。但总的来说，各天线单元的随机幅相误差对天线增益的影响较大，对天线副瓣和阵列波束的指向精度的影响较小。

采用集中式发射机或子阵式发射机的相控阵雷达，一部发射机要负责给整个发射相控阵天线或发射天线子阵馈电。从发射机输出端到每一个天线单元，必须有一个发射馈线系统，将发射机输出信号功率分配到各个天线单元。对于接收相控阵天线，各个天线单元接收到的信号，必须经过一个接收馈线系统逐级相加，然后送至接收机输入端。发射或接收馈线系统都由许多不同的馈线元件如功率分配器、移相器、传输线段、调谐元件、定向耦合器等组成，各个馈线元件的连接不可能做到完全匹配，这些连接点处，存在电磁波反射。当各个节点处的多次发射波重新到达天线单元（对发射阵）或接收机输入端（对接收机）时，这些反射波与主入射波叠加，对发射阵来说，使各天线单元辐射出去的信号的相位和幅度发生变化，对接收阵而言，则使各天线单元接收到的信号在到达接收机输入端时产生幅度和相位起伏。

2.4 互耦效应对阵性能的影响

微带阵列天线中，各微带元之间存在互耦效应，将导致：

1）单元在阵中的方向图与孤立元的方向图不同；

2）阵中单元的输入阻抗与孤立元的输入阻抗不同；

3）对于相控阵，阵中单元的输入阻抗将随扫描角的改变而改变，这会引起阵的失配和单元效率（或增益）的降低；

4）天线的极化特性要变坏

2.4.1互耦对阵元方向图的影响

设M×N个微带天线元组成的阵列，阵中只有第j个单元接上电源，而其余单元都端接匹配负载。从物理意义上，可以看出此时单元在阵中的方向图将不同于孤立元的方向图（存在互耦的影响）。互耦的存在将使第j个元上的辐射的能量有一部分耦合到其它阵元，耦合能量的一部分被其端接负载所消耗，另一部分将再辐射，因此，阵中单元方向图将不同于孤立元的方向图。而且，对于有限数目阵元组成的阵列，由于各阵元再阵中所处的位置不同，它所受到的互耦影响也不同，故再阵中单元方向图也不相同。只有在无限阵列中，各元在阵中单元方向图才相同。

严格的讲，由于互耦的影响，将使微带天线贴片上电流分布规律也有变化。特别是对相控阵天线，随着扫描角的变化，电流分布也要改变。

对于一个大阵，由于阵的总方向图的主瓣很窄，而一般阵元的方向图主瓣很宽。即阵元方向图对阵的总方向图中主瓣和前面几个旁瓣的影响不太大。在这种情况下，计算总方向图时，可以忽略互耦影响，这就是一般阵天线中常用的分析方法，这是一种近似方法。而对于扫描波束的相控阵天线，就不能忽略这种互耦影响。

2.4.2互耦对阵元输入阻抗和匹配的影响

两种分析方法：互阻抗法和散射矩阵法（两种方法得到的结果相同）

有源阵列的输入阻抗将随波束扫描方向的变化而变化，这是由于互耦影响形成的。对于一个有限尺寸的阵列，由于各阵元在阵中的位置不同，其互阻抗也不同，所以一般来说，各阵元的有源输入阻抗也不完全相同。严格的说，只有无限大尺寸的阵列，各阵元在阵中所处的环境完全相同，那么各阵元的有源输入阻抗才会相同。对于有限尺寸的大阵，除位于阵边缘的少数阵元外，其它多数阵元的输入阻抗可以近似认为是相同的。

如果连接电源和阵元之间的传输线已与电源内阻抗相匹配，则在第mn个元输入端处的反射系数为:

可见，反射系数也将随波束扫描方向的改变而改变，所以在相控阵天线中不仅需要考虑到阵元在一定的频带范围内的阻抗匹配（即宽带匹配），而且还要考虑到在一定的扫描范围内的阻抗匹配（即宽角匹配）。这是相控阵天线与非电控扫描天线以及一般天线的不同之处。后两者只需要考虑宽带阻抗匹配。

利用互耦系数构成的散射矩阵来计算反射系数随扫描方向的变化是较为直接而又简便的方法。这是因为散射矩阵直接与入射电压波和反射电压波相联系，而且在微波网络中能直接测量的是耦合系数（或称为散射系数）。

2.4.3互耦对相控阵天线增益的影响

2.4.4确定微带天线元之间互耦的方法

两种方法：一是通过实验测量，二是利用分析和计算方法得出

a).实验测定法

确定各元之间互耦的一种最符合实际的的方法是直接在阵中进行测量，实际上，利用散射系数的互易性，以及阵结构的对称性可以使测量次数大大减小。同时，对于大阵，在阵中除靠边缘的阵元外，对位于阵中间的单元可近似认为它们所处的阵环境相同。因此，可以认为它们的反射系数相同，这样只要选择在阵中不同位置的几个典型单元，确定它们的反射系数就可以反映整个阵的反射特性。

通常在设计阵时，往往只用两个阵元，只需要实测这两个阵元之间的耦合系数，而忽略其它阵元对它们的影响。因此，只要测出这两个元在不同取向和位置时的耦合系数，据此计算阵的反射系数，并设计匹配措施。但要注意一点，对于波导型、缝隙或振子阵元，这样的测量只要在一块较大的金属板（作为接地平面）上放置阵元即可。对微带特性元除了接地平面外，还必须考虑它们之间有介质基片，这是不能忽略的。

元间距在几个波长范围内的耦合系数变化的一般规律：

1）随着元间距的加大，耦合系数减小，在E面耦合系数近似按1/d减小；在H面耦合系数减小更快，近似按1/d^2^减小。而耦合系数的相位滞后基本上按kd成直线变化。这意味着在微带基片较薄和间距不太大时，耦合主要取决于空间辐射波，表面波耦合不占主要部分。

2）E面和H面耦合曲线是不同的，因此微带元的相对取向位置不同，它们之间的耦合也不相同。

3）考虑其它阵元存在对互耦的影响时，法线它对E面耦合影响稍大，使耦合系数比只有两元时要大一些，而相位滞后要变小一些。其它阵元存在对H面耦合的影响较小。因此作为一种近似计算，利用两元间的互耦系数来计算阵中的反射系数和输入阻抗还是可行的，特别对较小的阵。

b).用反应原理计算互耦

c).无限周期阵列概念与波导模拟器

上面讨论的是先用实验或计算机来确定各元间的互导纳或散射系数，然后再将所有元的互耦影响一一叠加起来，从而得到阵中单元的输入阻抗或反射系数的方法称为逐元法，该法的优点是直观，可以预测出再阵中不同位置的阵元性能，方法不仅适用平面阵也适用共形阵。所以，逐元法再中小尺寸的平面阵和共形阵中应用最广泛。但对于大阵，由于阵元数目多，使计算或实验工作量大大增加，这时，常采用无限周期阵列的概念，因为大阵中间部分的单元再阵中所处的环境基本相同，所以再阵中间不同位置的单元的性能基本一致，因此，预测大阵性能可用无限阵列来近似，在无限阵中每个阵元所处的环境完全相同，阵中各元的性能也完全相同。分析无限阵列，不是先求各元间的互耦而是直接建立求阵中单元输入阻抗或反射系数的方程。由于无限阵是一个周期结构，因而可利用弗洛盖特（Floquet）定理来建立阵的场方程。常用的解法有场匹配法、复功率法、积分方程法（用矩量法求解）、变分法和留数法等。利用无限周期阵列模型与逐元法相比有很多优点。首先它已将所有阵元存在的互耦影响全部自动考虑在内，所以方法比较严格。其次，它也考虑了阵元上的场分布受互耦的影响，特别是场分布随扫描方向而变化的影响。因此，用无限阵列模型可以预测出阵在扫描时是否会出现“盲点”，所以这种方法已在分析波导型、缝隙型和振子型阵天线中广泛应用。对于微带天线元组成的大阵，原则上也可以利用这种方法。

基于无限阵列概念还发展了一种实验模拟技术用来预测相控阵天线的反射特性。这种技术是利用波导模拟器来完成的。

2.5 辐射单元、排列栅格和阵形