我們知道，減小旁瓣往往會增加主瓣寬度，反之亦然。為了獲得預期的波束寬度關鍵在于主瓣的設計，而旁瓣通常會產生不利的影響，因為旁瓣是導致主瓣增益減小、掩蓋小目標、引入虛假目標以及其它信號偽影的原因所在。

大部分減少旁瓣的方法對發射/接收天線方向圖都適用，但是通常會降低發射效率。由于系統的性能是一個與發射天線方向圖和接收天線方向圖的乘積有關的函數，因此通常會盡可能地減少旁瓣來提高系統的接收能力。

振幅加權

根據特定的條件，我們對每個單元的增益和相位進行校準來優化陣面的性能、增強主瓣、減小旁瓣，這個過程被稱作加權。

在發射和接收模式中，通過減小陣面邊緣波束的功率都可以減小旁瓣。然而，減小旁瓣的同時也減小了有效孔徑尺寸，加寬了主瓣的寬度。在發射模式中，非均勻的加權是有問題的，因為功放通常工作在飽和狀態下，當其在非飽和狀態下工作時會降低效率。對于發射和接收模式，被減小的有效面積都被稱作孔徑效率或者孔徑錐度效率。

加權一般適用于陣面中獨立的單元或者連續源的整個孔徑。如果權重是實數，其只對振幅產生影響；如果權重是虛數，其對振幅和相位都產生影響。對陣面的加權是很簡單的；通過對增益和相位的控制也能實現可變的權重，同時也能改變波束指向。

當權重一致的時候，主瓣峰值增益最大。這種情況通常用在發射模式中，因為它能最好地利用有效功率。這就使接收模式承擔了減少旁瓣的任務，因為收發天線方向圖（發射天線方向圖和接收天線方向圖的乘積）共同決定了系統的性能。

如果我們處理收發兩用的天線方向圖，例如雷達，我們通常選擇與發射權重不一致的接收權重，使得其中一個的最小值與另一個的最大值保持一致，目的是減少兩種模式下峰值旁瓣電平。

旁瓣是由于陣面邊緣不連續引起的。反射面天線通常處于照射的狀態下以減少或消除邊緣影響。同樣的方法在電子掃描陣列中也很容易實現。這種技術的效果是減少天線的有效面積，從而降低了天線增益，加寬了主瓣寬度。此方法的靈活性是以每個輻射單元的低效利用為代價的，例如實際輻射功率低于最大輻射能力。

增益損失可以通過孔徑效率進行量化，將陣面的增益與所有單元增益的和進行比較（均勻照射的情況）。

峰值旁瓣比

旁瓣在天線方向圖中是普遍存在的，一般只會帶來負面影響。這個問題與目標探測和圖像處理的模糊性息息相關。對于目標探測，旁瓣探測到的大目標類似于主瓣探測到的平均值，可能會掩蓋小目標。

對于圖像處理，旁瓣可能會復制場景圖像，抵消低層圖像的實際場景，產生混亂圖像的偽影。此外，旁瓣為噪聲進入系統提供了一條路徑，但是沒有與噪聲相應的信號。為了抑制旁瓣付出了很多努力。

峰值旁瓣比的計算是很容易的。峰值旁瓣比是與主瓣增益相比，最大旁瓣的增益。對于均勻照射的方孔，峰值旁瓣比為-13.2dB。對于均勻照射的圓孔，峰值旁瓣比為-17.6dB。我們需要更小的峰值旁瓣比，一般在-30~-50dB之間。對于沒有柵瓣的天線方向圖，最大旁瓣通常靠近主瓣。然而，對于有柵瓣的天線方向圖，最大旁瓣可能出現在距離主瓣很遠的位置。

積分旁瓣比

積分旁瓣比是一個更加復雜的參數，其定義為旁瓣的總能量與主瓣的總能量的比值。一個類似的特征參數就是主瓣功率占總功率的百分比，它可以寫成1/（1+ISLR）。例如，ISLR是-10dB，那么主瓣功率占總功率的百分比為91%。ISLR將干涉或者噪聲信號分布在整個天線視場中，相比于PSLR，其或多或少都會產生不利的影響。

天線方向圖是二維的，因此需要通過一個立體角進行計算，對于半球狀的天線方向圖是立體弧度。帶角度的方向圖可以以等間隔進行采樣，為了計算每個樣本的相關功率，有必要在積分中引入系數。如果帶角度的方向圖是以等間隔進行采樣，那么有必要在積分中引入系數。

ISLR是SAR性能的一個重要特征參數，它反映了圖像的背景噪聲。通常利用收發共用的天線方向圖的ISLR來評估SAR圖像質量。在計算ISLR 時需要在主瓣和旁瓣之間建立一個邊界。主瓣可定義為最大增益區域周圍的最小輪廓，該輪廓線保持緊湊的形狀，一般是凸形。對于均勻的照射，該邊界即是主瓣兩側第一零點的位置。

這個定義對于主瓣來說是比較寬松的，因此計算得到的ISLR值相對于其他定義計算得到的值略好（較小）一些。由于是對采樣后的天線方向圖進行計算，因此計算值會隨著采樣間隔而變化。可以通過MATLAB的ISLR.m進行計算。

主瓣波束定義：（a）包含16×16個單元的陣面的主瓣波束輪廓線由粗紅線表示；（b）中心輪廓線的環狀區域是表示輪廓線電平的函數

上圖顯示了一個理想的天線方向圖，通過3dB間隔處的輪廓闡述了ISLR的定義。圖a中的候選輪廓是一個被均勻照射的16×16陣面，每個陣元的間距是。在此圖中，主瓣輪廓線由一條粗紅線表示，其電平為-48dB，形狀大致為帶圓角的方形。這個選擇比準確的零點位置略小。若選擇準確的零點位置，將產生一個完美的方形輪廓。此誤差可以忽略不計。

圖b顯示了主瓣的立體角與選擇的輪廓電平的對應關系。在所選的電平下，該曲線本質上是一條垂直的線，這說明較小的輪廓電平不會對主瓣的立體角產生實質的影響。

等效的波束寬度是根據具有相同立體角的圓錐體計算得到。該波束寬度大概等于第一零點波束寬度，大于常用的3dB或10dB波束寬度。

PSLR和ISLR與孔徑尺寸的關系（a）方孔（b）圓孔

小的孔徑將產生較大的主瓣波束寬度以及相當少的旁瓣。相應的，小孔徑的ISLR值低于大孔徑的ISLR值，大孔徑產生的大部分旁瓣在實空間中。上圖描述了PSLR和ISLR與孔徑尺寸的關系。PSLR幾乎是一個常數。對于大孔徑來說，ISLR的數值接近一條漸近線。改進后的小孔徑使得實空間中的旁瓣功率更小。將小的陣元排列在大的陣面中，能夠抑制遠場旁瓣。

下表總結了在一個64×64的單向方形陣列中，陣元間隔，利用三種不同的加權方法得到的天線方向圖的特征參數。

審核編輯 ：李倩