天线是用来接收和发射电信号的装置。而天线阵列因子(Antenna Array Factor)则是用来评估天线阵列性能的指标之一。简单来说,它是在指定方向上,测量实际天线辐射与理想平面波辐射之比的一种无量纲量度,而该理想平面波辐射主要特点是有统一振幅和相位。
天线阵列因子可以通过天线阵列的辐射图来计算。辐射图是表示天线辐射方向特性的图形,而天线阵列所辐射的远场电场E可以表示为每个阵列单元的远场电场Ei和阵列系数ai之间的线性组合。可以利用等效电路,利用阵列模拟软件进行模拟计算,也可以通过实验测量得到。另外,天线阵列因子也可以用于编码研究不同的天线阵列配置,来寻找更好的性能。
天线阵列因子的值受到多种因素的影响。首先,天线单元的分布密度及形状会对天线阵列因子值产生影响,单元间距离越小、数量越多,则阵列因子越大。其次,天线布局的方向(水平、垂直等)也会影响阵列因子,阵列增益在不同方向上的分布是不同的。此外,天线阵列的振荡模式与频率,天线生产误差及绕射等因素也会对天线阵列因子造成影响。
天线阵列因子在通信领域的应用十分广泛。在 5G 通信中,由于毫米波频段等因素导致信号传输距离短、穿透能力差,因此采用大规模天线阵列成为 5G 实现的一个关键技术。天线阵列因子的研究可以优化天线阵列的性能,获得更高的增益和更好的方向性,提高信号质量和传输速度。