單脈衝天線的差波束零深定義為：差方向圖中心零點處電場與最大值處電場（差波束本身或者與和波束）之比，通常用dB表示。它關係到雷達的跟蹤精度，零深越深，跟蹤誤差越小（當然這也與接收機的靈敏度有關）。在單脈衝天線中，影響零值深度的主要因素是單脈衝天線的和差比較器的相位誤差。在天線設計中，一般都要求有30dB左右的零值深度。
基本介紹
- 中文名：差波束零深
- 外文名：null depth of difference beam
- 表示：dB
- 領域：電子工程
- 範疇：微波天線
- 套用：天線設計
定義,影響因素,基於雙波束的天線差波束特性的分析,基於天線陣列的天線差波束特性的分析,結論,
定義
差波束的零深是指正前方零點方向的電平與左右兩個差瓣電平的比值，一般用dB表示。
零深直接影響差波束的差斜率大小，在跟蹤接收機中表現為“S”曲線斜率的大小，零點越深，斜率越大，跟蹤精度越高。
由於單脈衝自跟蹤天線總是將目標儘量鎖定在差波束的零點方向上，如果目標鎖定後和波束最大增益方向沒有指向目標，則會產生指向失配損耗。因此，單脈衝自跟蹤天線應該對差波束零點方向與和波束最大增益方向的偏差提出要求，一般來說只要達到和波束半功率波束寬度的十分之一就可以忽略指向失配損耗的影響了。
影響因素
差波束的零值深度和零點位置等是這類天線的一些重要指標，從微波天線的原理上講，它的零值深度應為無窮，零點位置應為0，但從工程實現上講卻不是這樣的，通常情況下，一般都認為影響天線差波束零值深度和零點位置的因素是與差波束相關的兩路信號之間的相位差，而事實上根據天線的類型不同影響天線差波束零值深度和零點位置的因素也不同。一般地講這種微波天線的形式有兩種（如圖1），一種是基於多（雙）波束的天線形式，另一種是基於天線陣列（二單元）的天線形式。
圖1 兩種類型天線形式的原理簡圖
圖1 兩種類型天線形式的原理簡圖基於雙波束的天線差波束特性的分析
對於這種形式的天線,可以把天線看作是雙波束天線,兩個波束可以表示為：
其中f1(θ)和f2(θ)是以max{max(|f1(θ)|),max(|f2(θ)|d)}歸一的。
在原理上討論可以認為A1= A2，θ1=θ2，J1=J2，但在工程套用上它們是不成立的，在這種情況下天線的差波束可以表示為：
天線差波束零點的位置，也就是說差波束零深有可能最深的方向就是下面方程的根：
只要|θ-θ1|不超過f(θ)第一零點之間的寬度，方程(4)的根顯然存在，可以假設為θ0。
這裡可以清楚的看出兩波束的幅度值不影響這種類型天線差波束零值深度。在這種情況下，只要J1=J2，天線差波束的零值深度就可以達到無窮深。然而事實上，工程套用中，尤其是在一定頻寬範圍內，必然是J1≠ J2。
下面確定J1和J2與天線差波束零值深度之間的限制關係。
當θ=θ1時：
其中：
如果天線的零值深度給定，那么對兩路信號的相位有如下的限制：
M是非常接近於1的係數，從式(6)可以看出，如果兩波束相交點的電平A越高，dJ越小，也就是兩路信號的相位一致性要求越高，反之亦然。如果兩波束相交是-3dB點，那么要達到25dB的零值深度見圖2，要求兩路信號的相位差在整個頻寬內小於4.56度。如果兩波束相交是-2dB點，那么要達到相同的零值深度，要求兩路信號的相位差在整個頻寬內則小於4.06度。兩波束相交點的電平是由天線差波束分離角來確定的，這也是此種類型天線的優點之一，用它能夠實現不同的差波束分離角。
基於天線陣列的天線差波束特性的分析
從比較器出發，本類型天線可以看成是一個二元陣，對和波束而言，它是一個等幅同相的二元陣，對差波束而言，它是一個等幅反相的二元陣。
要達到30dB的零值深度，饋電的幅度不平衡必須在0.5dB之內。
值得注意的是，儘管這種形式的天線，兩單元的相位不影響差波束的零值深度，但其在影響差波束零點的位置、兩峰值的平衡度的同時，也影響和波束的形狀，相位誤差達到90度時，和、差波束的形狀變得一樣了。
結論
a.多（雙）波束的天線形式，差波束的零點位置就是兩波束電平交叉點位置。
b.多（雙）波束的天線形式，差波束的零值深度，由兩波束在零點位置的信號相位的一致性來決定。
c.多（雙）波束的天線形式，差波束兩峰值的平衡度，由兩波束的峰值電平決定。
d.陣列（二單元）的天線形式，差波束的零點位置，由兩單元信號的相位來決定。
e.陣列（二單元）的天線形式，差波束的零值深度，由兩單元信號的幅度一致性來決定。
f.陣列（二單元）的天線形式，差波束兩峰值的平衡度，由單元方向圖函式和零點的位置來決定。
這些結論，在相關產品的設計、生產和調試中得到了充分驗證，是可靠的，能夠指導這種微波天線的設計和調試，減少設計、生產和調試這種雷達天線的盲目性。
