天线主瓣宽度及旁瓣控制技术探讨
在天线设计中，天线旁瓣的主瓣抑制与主瓣宽度的控制存在着相辅相成的关系。一般来说，宽度减小旁瓣会导致主瓣宽度的公式增加，而相反的天线操作亦是如此。因此，主瓣成功设计出符合预期的宽度波束宽度，关键在于主瓣的公式精准布局和设计。同时，天线旁瓣的主瓣存在则可能对系统性能产生负面影响，它不仅会导致主瓣增益的宽度下降，还可能掩盖微弱信号、公式引入虚假信号及其他伪影，天线影响目标识别的主瓣准确性。
针对旁瓣的宽度减小措施一般适用于发射与接收天线的方向图，但此类措施往往会影响发射效率。系统性能与发射和接收天线的方向图紧密相关，因此在设计时，需尽量减少旁瓣以提升接收能力和系统的整体性能。
振幅加权技术是优化天线阵面性能的重要手段。通过对每个天线单元的增益和相位进行合理设置，可以有效增强主瓣、降低旁瓣。在发射和接收模式中，尽量减少阵面边缘的波束功率亦能实现旁瓣的抑制，但这同样导致有效孔径尺寸的缩小，主瓣宽度的扩大。在发射模式中，非均匀加权可能造成功放效率的降低，因其往往运行在饱和状态。此时，孔径效率或孔径锥度效率便失去了有效的利用。
加权操作适用于天线阵面中的独立单元或连贯源的整体孔径。采用实数权重可以影响振幅，而虚数权重则同时影响振幅与相位，灵活的权重配置更是可以通过控制增益和相位机制实现，进而实现对波束指向的调整。
当加权一致时，主瓣的峰值增益会达到最高，通常在发射模式下运用此法能够对有效功率的利用产生最大化效果。接收模式则需承担旁瓣降低的任务，因为发射与接收天线方向图的乘积影响着整体系统性能。针对雷达等双向应用中，我们通常会选择与发射权重不一致的接收权重，以确保波束的最小值与最大值一致，有效降低两种模式下的峰值旁瓣水平。
旁瓣的形成源于阵面边缘的不连续性，反射面天线的设计则倾向于优化照射状态，以减小边缘效应。此方法在电子扫描阵列中同样适用，其技术效果在于有效面积的缩小，借此降低天线增益并扩展主瓣宽度。然而，该方案的灵活性需以每个辐射单元的低效利用为代价，实际辐射功率往往低于最大灯笼能力。
增益损失可通过孔径效率进行量化，以阵面增益与所有单元增益的总和进行对比。在实际应用中，旁瓣在天线方向图中的普遍存在通常带来负面效应，尤其在目标探测和图像处理的情况下，旁瓣可能导致小目标的掩盖及图像的混乱，为系统带来不必要的干扰。因此，抑制旁瓣的努力是必不可少的。
峰值旁瓣比的计算相对简单，定义为主瓣增益与最大旁瓣增益之间的比值。对于均匀照射的方孔，峰值旁瓣比通常为-13.2dB，而圆孔的峰值旁瓣比为-17.6dB。期望值越小，通常设定在-30至-50dB之间；无栅瓣的天线方向图显示出主瓣附近最大旁瓣的情况，而有栅瓣的天线则可能使最大旁瓣出现在远离主瓣处。
积分旁瓣比是一个更为复杂的参数，表示旁瓣总能量与主瓣总能量的比值，理论上主瓣功率占总功率的百分比可以表示为1/(1+ISLR)。例如，当ISLR为-10dB时，主瓣功率约占总功率的91%。ISLR主要反映了信号干扰或噪声的分布状态，其计算时需明确主瓣与旁瓣的界限，保证主瓣处于最大增益区的最小轮廓。这样的定义对主瓣而言是相对宽松的，因此所得到的ISLR值通常更接近更理想的状态。在对采样后的天线方向图进行计算时，计算结果受采样间隔的影响，建议利用MATLAB工具进行相关参数计算。
在实际的天线阵列中，主瓣波束的定义通过设定阵元的分布及中间轮廓线的电平函数得以明确。通过对理想天线方向图的分析，3dB间隔处的轮廓能清晰阐述ISLR的定义。我们的目标是将主瓣轮廓线设置在最佳状态，以达到对功率的最佳利用。并通过主瓣与背景噪声之间的平衡，实现对系统性能的强化。
在天线设计及运行中，孔径指向与声波宽度的计算有着密切关系。往往小孔径设计会产生较大的主瓣宽度，而对应的ISLR值含义也随之改变，通常小孔径低于大孔径样件产生的旁瓣功率。这一关系的描述便为我们今后设计与优化发射/接收装置提供了重要的信息和指导。
最后，下表总结了在一个64×64的单向方形阵列中，通过不同加权方法得到的天线方向图特征参数，展示出各方法的优缺点及适用范围。
有效建议与措施
1、在设计天线阵列时，注重主瓣与旁瓣的权衡，尽可能通过振幅加权技术优化增益和相位分布。
2、定期评估天线系统的实际性能表现，以调整加权参数和发射接收方式，确保系统稳定高效运行。
3、通过使用先进的测量与计算工具，实时监测并反馈天线方向图，为后续设计与优化提供数据支持。