近场通信与感知的天线阵列尺寸设计

本文提出了近场通信和感知系统的关键性能指标，并分析其随天线阵列孔径的扩展行为。推导了几种标准阵列几何结构的解析表达式，以便在给定系统要求下设计大型天线阵列。首先，分析了近场束聚焦，发现最小束深随阵列孔径的增加而迅速趋于低渐近极限。相反，近场区域范围显示随阵列孔径呈二次方比例扩展。基于这两个指标，推导了在 3 dB 分离条件下可分辨的最大束斑数，表现为线性依赖于阵列孔径。此外，当考虑束聚焦分辨率不超过指定阈值的区域时，该区域范围也随阵列尺寸线性扩展。最后，估计了沿阵列正面方位观察到的信道显著奇异值数，显示其随孔径呈幂律依赖。所得表达式为近场通信和感知应用中评估孔径需求提供了实用设计指南。