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Exploring Hannan limitation for 3D antenna array
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DOI：10.1007/s11432-025-4705-7.png)
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摘要
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Hannan限制描述了大尺寸二维平面天线阵列的阵列性能极限，并展示了阵列单元间互耦效应对辐射效率造成的不可避免衰减。然而，该限制是基于无限大二维阵列的假设推导得出的，这意味着它并非小尺寸阵列的精确规律。在本文中，我们扩展了该理论，提出了有限尺寸二维阵列的辐射效率上限估算公式。此外，我们分析了一种由两个平行二维阵列组成的3D阵列结构。具体而言，我们提供了适用于无限大和有限尺寸3D阵列的互耦强度评估公式，并推导出3D阵列的基本效率极限。此外，基于固定孔径尺寸天线阵列的增益极限，我们推导出有限尺寸3D阵列的可实现增益极限。除了性能分析，我们还研究了所考虑3D阵列结构的空间辐射特性，给出了在给定能量衰减阈值下波束形成相位设置的可实现区域。通过仿真，我们展示了所提出理论的有效性以及3D阵列在不同场景下实现更好空间覆盖的增益优势。
Keyword:
3D antenna array
efficiency limit
gain limit
3D beamforming
Hannan limitation
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