射頻與微波

相位陣列與波束成形

相位陣列是由許多小天線排成的格陣,它們協同運作,宛如一支可轉向的大天線——卻沒有任何活動部件。訣竅在於時序:對每個單元餵入相同訊號,但施以略有不同的相位延遲,於是它們輻射出的波前在某個選定方向上彼此加強、在其他所有方向上互相抵消。用電子方式調整這些延遲,合成的波束便能在數微秒內掃過天空,遠比任何馬達轉動碟形天線都快。

這種「波束成形」正是現代雷達與 5G 毫米波的引擎。電子掃描讓單一陣列能同時追蹤多個目標,或把銳利的鉛筆波束瞄準某一支手機、無視其他人(讓同一段頻譜服務更多使用者)。單元越多,波束越窄、增益越高、掃描越細——但也意味著更多收發器、更高功耗,以及更難的校正,因為每個單元的相位都必須控制在不到一個波長的零頭之內。

把單元間距拉得太大(超過約半波長),會產生「柵瓣」(grating lobe)——指向錯誤方向、不想要的額外波束,這是陣列版的混疊(aliasing)。

又称
beamformingelectronically steered array相控陣波束賦形