天線是任何無線通信系統(tǒng)的必需組成部分。天線的功能就是定向輻射或接收無線電波信號。發(fā)射狀態(tài)下傳輸線中的高頻電磁能轉成為自由空間的電磁波，接收狀態(tài)下將自由空間中的電磁波轉化為傳輸線中的高頻電磁能。無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。
·天線應能將導波能量盡可能多的轉變?yōu)殡姶挪芰俊?br>·天線應使電磁波盡可能集中于所需的方向上，或對所需方向的來波有最大的接受，即天線具有方向性。
·天線應能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波，即天線有適當?shù)臉O化。
·天線應有足夠的工作頻帶。
下面我們將詳細介紹天線理論和技術以及天線測量的基礎知識。各種天線，包括拋物線反射器、線性陣列、無源和有源電子掃描陣列天線等等，均按照天線測量和測量解決方案介紹。
為了幫助加深您團隊的知識，本文重點介紹與天線理論和天線技術發(fā)展相關的天線測量基礎知識。我們將介紹多種類型天線的特性：拋物面反射器、線性陣列、無源電子掃描陣列和有源電子掃描陣列 (AESA)。繼續(xù)介紹框圖，本文還將介紹發(fā)射/接收 (T/R) 模塊的基礎知識。除了這些基礎知識之外，我們還將討論天線測量和測量解決方案。讓我們從天線原理開始。
天線把傳輸線上傳播的導行波變換成在無界媒介中傳播的電磁波。無線電通信、廣播、電視、雷達、導航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進行工作。此外，在用電磁波傳送能量方面，非信號的能量輻射也需要天線。
無線電波和微波是頻率介于 ~20 MHz 和 ~200 GHz 之間的電磁波，可以穿過自由空間。在地球上，它們主要穿過地球大氣層，但我們的大氣層與自由空間非常接近。麥克斯韋方程描述了電磁波如何由電荷和電流產生以及它們如何在空間中傳播。
- 天線是發(fā)射或接收系統(tǒng)的一部分，旨在發(fā)射或接收電磁波。
- 無線電和微波，即 -20 MHz 至 ~200 GHz 之間的電磁波，可以按照麥克斯韋方程的預測在自由空間中傳播
- 天線將其電磁能量聚焦在所需的方向或模式上
無線電波和微波是頻率介于 ~20 MHz 和 ~200 GHz 之間的電磁波，可以自由穿過空間。在地球上，無線電波和微波主要穿過地球大氣層，大氣層與自由空間非常接近。麥克斯韋方程描述了電磁波如何由電荷和電流產生以及它們如何在空間中傳播。
IEEE 將天線定義為發(fā)射或接收系統(tǒng)的一部分，旨在輻射或接收電磁波。我們要將無線電波從一個位置發(fā)送到另一個位置，您需要某種東西來做到這一點，而這正是天線的作用。
天線最重要的參數(shù)可能是如何聚焦。幾乎所有天線都以所需的模式或方向發(fā)射和接收無線電波。例如，塔可以向四面八方覆蓋，或者向四面八方輻射。通常，塔的正上方或正下方?jīng)]有人試圖收聽廣播，因此它不會向上或向下輻射。
雷達的用途與塔不同。雷達通常通過直接向目標輻射狹窄聚焦的光束來到達特定的、相對較小的物體或目標。輻射模式可能是天線最重要的參數(shù)，因此我們稍后會更多地討論它。
推薦閱讀：雷達測量 www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-01694/application-notes/5989-7575.pdf
如今，不同類型的雷達系統(tǒng)用于各種應用：航空電子、軍事、汽車、執(zhí)法、天文學、測繪、氣象等。在這一廣泛的用途范圍內，出現(xiàn)了幾種雷達技術，以滿足性能、成本、尺寸和能力方面的特定需求。例如，許多警察雷達使用連續(xù)波 (CW) 雷達來簡單地評估移動車輛的多普勒頻移；不需要距離信息。因此，低成本和小尺寸比先進的功能和特性更重要。
在另一個極端，復雜的相控陣雷達可能有數(shù)千個發(fā)射/接收 (T/R) 模塊串聯(lián)運行。此外，這些可能依賴于各種復雜的技術來提高性能：旁瓣零位、交錯脈沖重復間隔 (PRI)、頻率捷變、實時波形優(yōu)化、寬帶啁啾和目標識別能力就是其中幾個例子。
為了為此處的討論奠定基礎，本應用說明首先簡要回顧了雷達基礎知識。之后，本說明的其余部分重點介紹測量基本脈沖雷達的基礎知識，這是大多數(shù)雷達系統(tǒng)的基礎。在適當?shù)那闆r下，本說明將討論某些測量方法對更復雜或調制脈沖雷達系統(tǒng)的調整。本說明將強調用于發(fā)射機測試的雷達測量。
電子系統(tǒng)對天線的功能有如下要求：
1：能量轉換功能，天線需要高效地將饋線系統(tǒng)傳播的導波能量轉換為電磁波能量。
2：方向性器件，發(fā)射天線能將能量定向地輻射到設定方向，接收天線只接收機設定方向的無線電波。
3：天線是極化器件，應能發(fā)射或接收規(guī)定極化的電磁波。
4：天線是饋線系統(tǒng)的負載，需要和饋線系統(tǒng)進行很好的阻抗匹配。
5：天線需要滿足電子系統(tǒng)工作頻段的要求。
IEEE 將天線定義為發(fā)射或接收系統(tǒng)的一部分，旨在輻射或接收電磁波。要將無線電波從一個位置發(fā)送到另一個位置，您需要某種東西來做到這一點，而這正是天線的作用。
天線最重要的參數(shù)可能是其能量如何聚焦。幾乎所有天線都以所需的模式或方向發(fā)射和接收無線電波。例如，無線電塔可以覆蓋所有方向的人們，或者向外輻射到所有方向。通常，塔的正上方或正下方?jīng)]有人試圖收聽廣播，因此它不會向上或向下輻射。
雷達的用途與無線電塔不同。雷達通常通過向目標直接發(fā)射聚焦較窄的光束來探測特定的、相對較小的物體或目標。輻射模式可能是天線最重要的參數(shù)，因此我們稍后會詳細討論它。
應用指南 全球定位系統(tǒng)GPS接收機測試 ww.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-02367/application-notes/5990-4943.pdf
Radiation Patten—輻射方向圖。通常指天線的遠場輻射特性（ θ，φ）
Directivity —方向性（θ，φ）。描述天線在某特定方向相對于全向輻射狀態(tài)的輻射功率強度，通常也指最大值
Gain—增益。增益與方向性有密切關系，但其同時將天線損耗等因素考慮在內。
Polarization—極化方式。描述天線工作方式
Efficiency—效率。天線輻射效率：考慮天線損耗；天線效率：整體考慮，包括天線的導體、介質損耗等
Effective Isotopically Radiated Power (EIRP) —前向輻射功率。EIRP = TX power + antenna gain – cable loss
Input Impedance and VSWR —輸入阻抗、駐波。描述天線匹配狀況、工作特性
我們都知道理想天線的長度是半波長。平時說的四分之一波長天線，實際上需要考慮“地”才能構成完整的天線，也就是我們常說的“非平衡天線”；天線本身只是天線的一部分。
波長 λ =光速c/頻率f
5GHz wifi天線長度計算
波長 λ=(3* 100,000,000)/ 5GHz
波長 λ =0.06米
一般使用1/4波長的普通導線，即用導線長度約為1.5厘米
2.4GHz witi天線長度計算
波長 λ= (3 * 100,000,000) / 2.4GHz
波長 λ=0.125米
一般使用1/4波長的普通導線，即用導線長度約為3.125厘米
雷達距離方程
雷達距離方程為我們提供了目標的最大可探測距離，該距離取決于目標的屬性，例如雷達截面 (RCS) 和雷達系統(tǒng)屬性。
雷達系統(tǒng)的許多特性與天線特性和性能直接相關。從公式中可以看出，雷達的探測距離隨天線增益的平方而增加，隨天線損耗而減小。我們稍后會詳細討論增益，但它與天線的方向性有關。天線發(fā)射損耗很簡單，基本上就是沒有被發(fā)射出去、對雷達波束沒有貢獻的能量損失量。天線路徑損耗是由于物理環(huán)境造成的損耗量。基本上，雷達天線在特定方向上發(fā)射和聚焦能量的能力越強，其探測距離就越大。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/108579180 是德科技：雷達原理
天線通用單鏈路方程
與雷達一樣，衛(wèi)星系統(tǒng)屬性與天線特性和性能直接相關。
就天線性能而言，衛(wèi)星鏈路方程（也稱為“鏈路預算”）類似于雷達范圍方程。在衛(wèi)星鏈路方程中，與天線最相關的參數(shù)在上圖中以紅色突出顯示。天線工程師關注的第一個鏈路預算參數(shù)是發(fā)射天線上的發(fā)射天線增益。天線設計人員感興趣的第二個參數(shù)是從地面站到高空軌道衛(wèi)星的累積路徑損耗（這可以分解為大氣損耗以及由于平方反比定律功率損耗而導致的傳播損耗）。最后一個參數(shù)是接收天線上的接收增益（請注意，衛(wèi)星和地面站可以同時作為發(fā)射器和接收器）。
是德科技：全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)GNSS和接收機測試 https://zhuanlan.zhihu.com/p/94619891
很多衛(wèi)星應用以前并不需要相控陣，因為不需要靈活掃描。例如，從地面站的角度來看，地球同步 (Geostationary Earth Orbit, 簡寫GEO) 衛(wèi)星始終位于天空中的同一位置。
然而，今天很多衛(wèi)星都是低地球軌道 (Low Earth Orbit,即LEO)。LEO衛(wèi)星的高度要低得多，以 90分鐘為周期繞地球旋轉 - 這意味著我們需要許多 LEO衛(wèi)星來覆蓋給定的地面位置，并且這些地面位置必須具有快速掃描天線來跟蹤并保持與 LEO衛(wèi)星的聯(lián)系。因此，隨著“新空間”領域的出現(xiàn)，以及傳統(tǒng)大型衛(wèi)星系統(tǒng)技術更先進的版本，我們非常需要用于衛(wèi)星應用的靈活掃描相控陣天線。
這些是發(fā)射和接收天線的等效電路。首先，我們來看看發(fā)射天線的電路。
發(fā)射天線電路
對于發(fā)射天線，有一個通過傳輸線連接到天線的源。源、傳輸線和天線都具有必須匹配的阻抗。如果源的阻抗與傳輸線的特性阻抗不匹配，它將不會向傳輸線輸送電力。如果天線的饋電點阻抗與傳輸線的特性阻抗不匹配，傳輸線將無法輸送足夠的電力。電壓和電流波將在天線輸入端反射回傳輸線并形成駐波。
如您所見，天線的饋電點阻抗 (ZA) 由電阻部分（實部）和電抗部分（虛部）組成。電阻部分由損耗電阻 (RL) 和輻射電阻 (Rr) 組成。輻射電阻表示由天線輻射電磁波引起的電阻分量，而損耗電阻表示導致天線發(fā)熱的電阻分量。為了使天線高效，我們希望最大化輻射電阻并最小化損耗電阻。阻抗的電抗部分 (XA) 通常是不受歡迎的，因為它會導致與傳輸線的阻抗匹配不佳。我們接下來將更詳細地討論電抗在天線中的作用。
接收天線電路
接收天線的電路與發(fā)射天線的電路非常相似，只是方向相反。天線吸收電磁波并將電力輸送到傳輸線，傳輸線又將電力輸送到接收器。如果天線和傳輸線之間或傳輸線和接收器之間的阻抗匹配不佳，則無法向接收器充分輸送電力。
在了解天線原理及其重要參數(shù)之前，讓我們快速了解一下最常見的天線類型。
根據(jù)應用領域的的不同，對于眾多品種的天線，有不同的分類方式
按用途分類，可分為通信天線、電視天線、雷達天線等；
按工作頻段分類，可分為短波天線、超短波天線、微波天線等；
按方向性分類，可分為全向天線、定向天線等；
按外形分類，可分為線狀天線、面狀天線等。
最常見的基本天線可能是偶極子天線和單極子天線。
偶極子天線由兩個對稱導體組成，由平衡饋線供電。單極子天線由單個導體和接地組成，由平衡饋線供電。單極子天線是一種偶極子天線，其中一個導體被接地取代。接地通常是導體下方的平面，如地球。
大多數(shù)天線都是諧振天線，這意味著它們在導體上實現(xiàn)特定的電壓和電流駐波模式，有利于輻射和接收能量。為了產生諧振，其導體的長度必須約為其設計用于發(fā)射和接收的波長的四分之一。這意味著偶極子通常為半波長長，單極子通常為四分之一波長長。半波長長的偶極子稱為半波偶極子，四分之一波長長的單極子稱為四分之一波單極子。
偶極子天線和單極子天線都是全向的，這意味著它們向外輻射到所有方向。對于給定的仰角，它們輻射的功率與方位角相同。如您所見，偶極子天線的 3D輻射模式看起來像一個甜甜圈。在輻射模式中，偶極子位于垂直或 z軸上，因此如您所見，偶極子天線上方和下方幾乎沒有功率，但周圍有很多功率。兩者都是窄帶天線，這意味著它們在設計波長下傳輸和接收效果最佳。這與它們是諧振天線這一事實直接相關。
雖然它們本身是全向和窄帶的，但它們可用于構建高定向天線和寬帶天線。例如，八木天線使用一組稱為寄生元件的平行偶極子將能量從某些方向引導和反射到連接到發(fā)射器/接收器（稱為驅動元件）的偶極子上。對數(shù)周期天線使用不同長度的平行偶極子陣列來接收各種波長的無線電波，使其帶寬更寬。
偶極子天線的一些其他例子是旋轉門天線，它由兩個成直角的偶極子天線和角反射器天線組成，它們使用天線后面的反射板將能量引導到它。
單極子天線的一些例子是鞭狀天線，它是直桿，在汽車和收音機上可見。橡皮鴨天線是通常用橡膠包裹的短螺旋天線，用于對講機等便攜式無線電設備。T型和倒 L型天線是大型簡單線天線，其形狀與名稱描述的形狀一致，用于業(yè)余無線電。倒 F天線是 F形的微帶天線。由于它們是平面的和低剖面的，因此通常用于移動無線設備。
天線方向圖是指在離天線一定距離處，輻射場的相對場強即歸一化場強的大小隨方向變化的曲線圖。
方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。天線的輻射功率在某些方向大，有些方向小。天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示。
一般是三維的立體方向圖。但通常情況下，均采用通過天線最大輻射方向上的兩個相互垂直的平面即所謂“主平面”來表示。
在超高頻天線中，通常采用與場矢量相平行的兩個主平面，即 E平面:所謂E平面就是電場矢量所在的平面。H平面: 所謂H平面就是磁場矢量所在的平面。
半波對稱振子天線的方向圖
對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地單獨立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子。
另外，還有一種異型半波對稱振子，可看成是將全波對稱振子折合成一個窄長的矩形框，并把全波對稱振子的兩個端點相疊，這個窄長的矩形框稱為折合振子，注意，折合振子的長度也是為二分之一波長，故稱為半波折合振子。
垂直放置的半波對稱振子具有平放的 “面包圈” 形的立體方向圖。在它的兩個主平面方向圖，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖中 可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻射方向在水平面上，在水平面上各個方向上的輻射一樣大。
大多數(shù)天線都是諧振天線，例如我們之前討論過的簡單偶極天線。如果天線的輸入阻抗是純電阻性的（即沒有電抗），則稱其為諧振天線。在無線電波和微波頻率下，天線基本上就像一條以開路終止的傳輸線。沿天線導體傳播的入射電壓和電流波在天線端子處反射，產生反射波。入射波和反射波相互干擾，形成駐波圖。
這是在任意長度的天線上設置的電壓和電流駐波圖。請注意，這些圖顯示了駐波的包絡線，天線上給定點的實際電壓和電流隨時間變化。
當偶極天線的總長度約為λ/2 時，它會產生諧振，這意味著每個導體的長度約為λ/4。由于導體的長度為 λ/4，入射電壓波和電流波在從饋源到終端沿導體傳播時都會經(jīng)歷 λ/4 或 90° 相移。但是，終端反射引起的相移對于電壓波和電流波是不同的。由于終端充當開路，電壓經(jīng)歷 0° 相移，而電流經(jīng)歷 90° 相移。反射的電壓波和電流波在從終端返回饋源時又經(jīng)歷 90° 相移。最終結果是電流經(jīng)歷總共 180° 相移并在饋源處相消相加，而電流經(jīng)歷 360° 相移并在饋源處相長相加。正如您在電壓和電流駐波圖中看到的，電壓在饋源處有一個節(jié)點，而電流在饋源處最大。
盡管電壓和電流駐波的包絡看起來不同相，但饋源處電壓和電流的實際值是同相的。當電壓和電流同相時，阻抗是純電阻性的（即沒有電抗分量）。通過查看復阻抗的相量形式可以看到其原因。在這個等式中，幅度等于電壓幅度和電流幅度的比值，相位等于電壓相位和電流相位之間的差值。如果電壓相位和電流相位之間的差值為 0，則復指數(shù)變?yōu)榱?，剩下的是實部?/span>
純電阻性阻抗使天線與傳輸線的匹配相對容易，因為無損傳輸線的特性阻抗也是純電阻性的。當天線與傳輸線很好地匹配時，在發(fā)射模式下，功率從傳輸線傳輸?shù)教炀€，在接收模式下，足夠的功率從天線傳輸?shù)絺鬏斁€。在傳輸線理論中，當所有功率都從傳輸線傳輸?shù)教炀€時，反射系數(shù) (Γ) 和 S11 S 參數(shù)均為 0，傳輸線上不會出現(xiàn)駐波。
現(xiàn)在，如果饋電端的電壓和電流不同相，則阻抗將具有無功分量，并且很難將天線與傳輸線匹配。當天線與傳輸線匹配不佳時，傳輸?shù)教炀€的功率會受到限制。天線上的部分入射功率將被反射并在傳輸線上形成駐波。在這種情況下，反射系數(shù)Γ 和 S11 將大于零，在極端情況下，即沒有功率傳輸?shù)教炀€時，反射系數(shù)Γ 和 S11 將為 1。
當天線的長度遠小于其諧振長度時，被稱為短天線。當天線難以構造或沒有足夠的空間容納那么長的天線時，使用短天線。
在短天線中，饋電處的電壓和電流異相，使阻抗部分呈無功。根據(jù)上文，我們知道，當阻抗具有無功分量時，很難將其與傳輸線匹配，并且功率很難傳輸?shù)教炀€。為了解決這個問題，我們可以嘗試取消天線中的電抗。
短天線中的正常電抗主要由串聯(lián)電容（或負電容）決定，因此為了消除它，我們需要引入電感電容（或正電容）。為了引入電感電容，我們可以在天線的中部或底部附近放置一個負載線圈。
雖然負載線圈會消除電抗，產生純電阻阻抗，但電阻阻抗將遠低于天線的電阻阻抗，即真正的諧振長度。因此，傳輸線和天線之間通常需要一個額外的阻抗匹配網(wǎng)絡。此外，隨著電短天線變小，其輻射電阻會急劇下降。由于線圈導致的輻射電阻降低和損耗電阻增加，使得天線的效率遠低于其諧振長度對應物。
讓我們以偶極子天線為例來說明天線如何輻射。偶極子天線的目的是使電流同相增加并最大化其強度。
讓我們從以開路終止的平衡傳輸線開始。對于平衡傳輸線，當電流在頂部導體上朝一個方向流動時，它會在底部導體上朝相反方向流動。但是，如果我們開始通過向外彎曲導體的末端來展開傳輸線，會發(fā)生什么？讓我們以偶極子天線為例來說明天線如何輻射。偶極子天線的目的是使電流同相增加并最大化其強度。
讓我們從以開路終止的平衡傳輸線開始。對于平衡傳輸線，當電流在頂部導體上朝一個方向流動時，它會在底部導體上朝相反方向流動。但是，如果我們開始通過向外彎曲導體的末端來展開傳輸線，會發(fā)生什么？
正如您在部分展開的傳輸線中所看到的，導體彎曲部分的電流現(xiàn)在以相同的方向流動并且相加。這是最終將在天線中產生輻射的電流。
如果將傳輸線完全展開，您會看到兩個導體中的所有電流都以相同的方向流動并且相加。當電流流入其中一個導體時，我們會在端子處積累電荷。在正極側，我們將獲得正電荷，而在負極側，我們將獲得負電荷。這種電荷積累會產生偶極子，這就是偶極子天線名稱的由來。正如我們將在下一張幻燈片中看到的那樣，當偶極子由交流電壓源驅動并且電流在其導體中來回流動時，它將產生天線的電磁波或輻射。
現(xiàn)在，當偶極子天線由交流電壓源驅動時，電流以與電源相同的頻率在其導體中來回振蕩。當電流在導體中振蕩時，它會產生振蕩電場或電波。這里小 t 是時間，大 T 是電波的周期。我們可以看到，在時間大 T/4 時，產生了四分之一波長的電波，在時間大 T/2 時，產生了半波長的電波，最后在時間大 T 時，產生了全波長的電波。
振蕩電流還會產生垂直于電波的磁波。電波和磁波的結合產生了電磁波。正如我們在這張圖片中看到的，磁波垂直于電波，并且兩種波都垂直于電磁波的傳播方向——波沿 x 軸方向傳播。
此圖顯示了與偶極天線相關的電磁波模式。這些電磁波看起來與上面的波略有不同，因為它顯示的是近場區(qū)域 - 我們將在后面的演示中詳細討論電磁場區(qū)域。這里的近場模式由麥克斯韋方程控制，事實上，麥克斯韋方程定義了電磁波并控制了產生電磁波的整個過程。要深入了解數(shù)學，請查看麥克斯韋方程。
麥克斯韋方程組 MAXWELL'S EQUATIONS
應用指南 如何減少雷達之間的干擾？ ww.keysight.com.cn/cn/zh/assets/3121-1138/application-notes/Mitigating-Interference-in-Automotive-Radar-Systems.pdf
本應用筆記介紹了 FMCW雷達中干擾的測試方法。
天線參數(shù) Antenna Parameters
互易性是整個天線理論中最有用的特性之一。它是電磁互易定理的直接結果（下文將詳細介紹）。
簡而言之：互易性是指如果天線由線性材料制成，它將具有相同的發(fā)射和接收特性。這意味著它的發(fā)射和接收輻射模式是相同的。即使沒有完全理解輻射模式，也可以直觀地看出，這種互易性對于天線設計和測試非常方便。例如，如果我們設計一個帶有單個天線的收發(fā)器系統(tǒng)（例如雷達、衛(wèi)星或移動電話），我們可以假設我們只需要測試天線的接收特性或其發(fā)射特性——互易性確保測試和表征其中一個也意味著我們自動表征另一個。
互易定理 - 什么是互易定理?
電磁學的互易定理是指各種相關定理（例如洛倫茲互易定理，該定理指出我們可以交換振蕩電流及其后續(xù)電場的位置，這樣做時，它們的關系不會改變），這些定理描述了時諧電流分布及其相關電磁場在線性時間不變 (LTI) 系統(tǒng)中的行為。非線性介質（例如表現(xiàn)出磁滯的磁性材料）不表現(xiàn)出互易性，但天線設計中使用的絕大多數(shù)材料被視為線性/互易材料。
電磁頻譜是什么? 電磁頻譜，指的是電磁波按照頻率或波長分段排列所形成的結構譜系。
電磁頻譜是從“直流電到日光及更遠”的電磁輻射。它由從 Hz 范圍到 10^20 Hz 范圍的不同頻率的電磁輻射組成。假設理想情況下，頻率和波長的關系為 c= ? ? ? , ? ? ? 。從今以后，我們將電磁輻射簡稱為電磁波 - 6 GHz 及以下的無線電波、6 GHz 至 50 GHz 的微波和 50 GHz 及以上的毫米波。在天線設計中，我們通常關注從低 MHz 范圍到高數(shù)十 GHz 的輻射。就該區(qū)域波長的物理尺寸而言，我們可以看到波長尺度范圍從 kHz 范圍內非常大的建筑物尺度尺寸到高微波區(qū)域的針尖大小。
下方一組紫色和藍色字母框是頻段或用于特定應用的頻譜區(qū)域，通常由管理機構授權用于這些應用。IEEE 頻段在上圖中以紫色顯示，EU/NATO 頻段在下圖中以藍色顯示。
雷達和電子戰(zhàn)感興趣的頻段傳統(tǒng)上是從甚高頻到 K 波段或高達約 20 GHz。預警雷達信號的頻率低于火控雷達，因為它們必須傳播更遠的距離，可達數(shù)百公里，而較低頻率的電磁輻射受大氣輻射的損耗較低，傳播距離更遠。同樣，火控雷達需要更高的頻率，因為它們需要更高的 PRF（更低的 PRI）來跟蹤快速移動的物體，因此它們的頻譜更寬，因此系統(tǒng)的分數(shù)帶寬對于較低頻率的現(xiàn)代發(fā)射器來說是不切實際的。
衛(wèi)星和 5G 使用的最高頻段為 28 GHz 和 39 GHz，而汽車雷達和未來無線局域網(wǎng)等應用則在遠超 50 GHz 的毫米波頻率上。隨著對比以前認為的更高頻率的低空大氣衰減的新研究，即使是衛(wèi)星也可以在這些更高的頻率上應用。
應用文章：復雜威脅如何加劇電子戰(zhàn)沖突？ww.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7120-1080/white-papers/Sophisticated-Threats-Raise-Stakes-in-Electronic-Warfare-Conflicts.pdf
大多數(shù)現(xiàn)代軍事沖突都始于肉眼無法看見的地方。在所有領域——陸地、空中、海上、太空和網(wǎng)絡空間——軍事力量都在爭奪電磁 (EM) 頻譜的主導地位。這些部隊使用 EM 頻譜來探測敵軍、欺騙他們或破壞他們的努力。通過不同形式的電子攻擊，他們可以削弱、禁用甚至摧毀敵人的頻譜使用。這些 EM 頻譜操作的自適應性質使得很難領先他們一步。同時，廣泛可用且大大改進的技術意味著電子戰(zhàn) 領域的對手更多。當今電子戰(zhàn)環(huán)境中越來越多未知的參與者產生反應靈敏、不可預測的威脅。
如何在密集信號環(huán)境中分析電子對抗威脅？ww.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7121-1213/white-papers/Detect-and-Analyze-Electronic-Countermeasures-in-Dense-Signal-Environments.pdf
天線阻抗是天線設計中需要考慮的一個極其重要的參數(shù)。阻抗通常只是傳輸線上給定點的電壓 (V) 與電流 (I) 之比。對于分布式元件傳輸線模型（當波長 λ 約為線路長度 (l) 或更小時，λ<l ），該比率通常不為常數(shù)。當負載、發(fā)電機和傳輸線完全匹配時，不會發(fā)生反射，V/I 比率為常數(shù)。定義天線輸入阻抗的阻抗點稱為饋電點，是傳輸線連接到天線輸入的位置。
推薦應用指南 矢量網(wǎng)絡分析的基本原理 www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-06841/application-notes/5965-7707.pdf
本應用指南探討了矢量網(wǎng)絡分析的基本原理。討論范圍包括常用的參數(shù)（S 參數(shù)），另外還回顧了傳輸線和史密斯圓圖等射頻基礎知識。
天線輸入端信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗具有電阻分量 Rin 和電抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 。電抗分量的存在會減少天線從饋線對信號功率的提取，因此，必須使電抗分量盡可能為零，也就是應盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。事實上，即使是設計、調試得很好的天線，其輸入阻抗中總還含有一個小的電抗分量值。
輸入阻抗與天線的結構、尺寸以及工作波長有關，半波對稱振子是最重要的基本天線 ，其輸入阻抗為 Zin = 73.1＋ｊ42.5 Ω 。當把其長度縮短（３～５）％時，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，此時的輸入阻抗為 Zin = 73.1 Ω,（標稱 75 歐） 。注意，嚴格的說，純電阻性的天線輸入阻抗只是對點頻而言的。
順便指出，半波折合振子的輸入阻抗為半波對稱振子的四倍，即Zin = 280 Ω，（標稱300歐）。
有趣的是，對于任一天線，人們總可通過天線阻抗調試，在要求的工作頻率范圍內，使輸入阻抗的虛部很小且實部相當接近 50 歐，從而使得天線的輸入阻抗為Zin = Rin = 50 Ω------這是天線能與饋線處于良好的阻抗匹配所必須的。
從能量傳輸?shù)慕嵌瓤矗炀€是饋線系統(tǒng)的終端負載。當饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點的阻抗都等于它的特性阻抗。
而當天線和饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。
天線的方向特性，極化特性，阻抗特性及效率等參數(shù)都和頻率有關。無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍（頻帶寬度）內工作的，天線的頻帶寬度有兩種不同的定義：
方式1：在駐波比SWR ≤ 1.5 條件下，天線的工作頻帶寬度；
方式2：天線增益下降 3 分貝范圍內的頻帶寬度。
在移動通信系統(tǒng)中，通常是按前一種定義的，具體的說，天線的頻帶寬度就是天線的駐波比SWR 不超過 1.5 時，天線的工作頻率范圍。
正如我們之前所見，天線的阻抗限制了天線的工作頻率范圍或帶寬。分數(shù)帶寬是天線帶寬占其工作頻率的分數(shù)。半波偶極子天線的分數(shù)帶寬通常約為 7%。因此，例如，1 GHz 天線將在約 965 MHz 至 1035 MHz 之間有效運行?？梢允褂弥睆礁蟮膶w來增加工作帶寬。
我們之所以關心工作帶寬，是因為天線的工作帶寬與發(fā)射機和/或接收機系統(tǒng)可使用的信號帶寬直接相關。對于當今的衛(wèi)星通信系統(tǒng)、5G移動無線電系統(tǒng)和寬帶雷達，寬帶天線是必需的。
右上圖顯示了雷達信號的頻率與時間（又稱“FM 解調”）圖。信號是隨時間線性頻率掃描。總頻率偏差定義了信號的帶寬。帶寬越寬，雷達在給定脈沖寬度下分辨的目標分辨率就越高。這允許雷達降低峰值脈沖功率并加寬脈沖，從而降低給定范圍內雷達發(fā)射機功率放大器的峰值/平均性能要求。FM Demod 下方的圖是在 MATLAB 中繪制的兩個信號的頻譜。
MATLAB ww.keysight.com.cn/cn/zh/product/N6171A/matlab-software.html
左下圖顯示了三個雷達威脅發(fā)射器 - 一個是跳頻非啁啾脈沖雷達，一個是跳頻啁啾脈沖雷達，第三個是固定寬帶啁啾雷達。該圖顯示了這些發(fā)射器使用 N9040B UXA 信號分析儀上的實時頻譜分析 (RTSA) 選件。
實時頻譜分析儀（RTSA）www.keysight.com.cn/cn/zh/products/spectrum-analyzers-signal-analyzers/real-time-spectrum-analyzers.html
為了解決距離與分辨率優(yōu)化問題，許多雷達系統(tǒng)使用脈沖壓縮或調制。線性頻率啁啾在概念上是一種簡單的調制，用于創(chuàng)建和解壓縮。使用線性電壓斜坡對雷達脈沖進行頻率調制 (FM) 會產生頻率啁啾脈沖。然后發(fā)送啁啾脈沖，就像通常發(fā)送未壓縮脈沖一樣。這兼具了兩全其美的優(yōu)勢：由于積分時間更長、總能量更高，因此脈沖寬度較長，接收器更容易檢測到，同時還能夠分辨近距離目標并獲得更好的距離分辨率。
天線的方向性和增益是兩個經(jīng)常被混淆的相關天線參數(shù)。首先讓我們來談談天線的方向性。
為了理解天線的方向性，我們先來談談各向同性天線。各向同性天線具有統(tǒng)一方向性。發(fā)射機的功率通過天線均勻地分布在所有方向上。值得注意的是，實際上并不存在真正的各向同性天線——建造一個天線在物理上是無法實現(xiàn)的，但它是一個有用的概念和參考框架。我們定義方向性，D，
這個方程只是將天線在任何方向上的峰值功率標準化為 1，并將其放在分子中，然后將分母定義為整個 3D 空間的平均功率積分。這意味著這個看似復雜的方程實際上只是標準化峰值功率與標準化平均功率的比率。各向同性天線的方向性等于 1，因為分母和分子都等于 1。
與各向同性天線相反，定向天線的方向性大于 1。也就是說，方向性方程中的分母不等于一，因此整個方程大于一。實際上，這意味著定向天線在特定方向上的峰值功率大于空間平均功率。
各向同性天線是一種理論模型，實際中并不存在，它把天線假設為一個輻射點源，能量以該點為中心以電磁場的形式向四周均勻輻射，為一球面波。
各向同性輻射
介紹一種純理論化的天線一—各向同性輻射體（isotropic radiator)。想象一下，一副在外層空間中與所有其他東西完全隔離的無限小的天線，其形狀為一點。再想象一下，有一個無限小的發(fā)射機給這副無限小的點天線饋電?，F(xiàn)在你該對各向同性輻射體有了一點印象了吧。這種僅在理論上存在的點源天線的唯一有用的特性是它向所有方向輻射相等的能量。這就是說，各向同性輻射體對任何方向都沒有偏向性，換句話說，它完全沒有方向性。
這種各向同性輻射體作為一種比較的尺度在實際測量一副天線時是很有用的。
稍后，你會發(fā)現(xiàn)所有的天線都會有一定程度的方向性，也就是說在某個方向輻射強些，在其他方向上輻射弱一些。
實際使用中，天線不會在所有方向上有相同的輻射強度，在某些方向上其輻射強度甚至可能為零。天線的這種方向性（而各向同性輻射體是沒有方向性的）并不意味著這是一件壞事。例如，接收從某個方向過來的信號的天線可以消除其他方向上的干擾和噪聲，從而提高信噪比。
天線增益與天線的方向性密切相關——事實上，天線增益與方向性成正比。
天線增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的場強的平方之比，即功率之比，它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。可以這樣來理解增益的物理含義------為在一定的距離上的某點處產生一定大小的信號，如果用理想的無方向性點源作為發(fā)射天線，需要100W的輸入功率，而用增益為 G = 13 dB = 20 的某定向天線作為發(fā)射天線時，輸入功率只需 100 / 20 = 5W .
換言之，某天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來說，與無方向性的理想點源相比，把輸入功率放大的倍數(shù)。
在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把功率聚焦到一個方向進一步提高了增益。
這里，“扇形覆蓋天線” 與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBd。
天線增益越高越好嗎？
答案：天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。增益越高，天線長度越長。
天線增益的單位
天線與對稱振子相比較的增益用“dBd”表示
天線與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示（3dBd = 5.17dBi）
天線增益就是方向性乘以天線的輻射效率。輻射效率就是發(fā)射器發(fā)出的能量中實際以射頻/微波能量輻射出去的能量的比例。通俗地說，方向性和增益可以互換使用，但兩者之間有細微的差別。通常，增益以分貝標度的對數(shù)表示，單位為 dBi——相對于各向同性的分貝。
這里的主要結論是，在各向同性和定向天線的情況下，輻射的功率相同。天線具有“增益”并不意味著天線具有有源元件——它只是意味著能量被引導到特定方向，并且是該峰值能量與在 3 空間上平均的總能量的量度。一個更容易理解和使用的增益等式是峰值強度（或功率密度）。
天線增益計算公式
1）對于一般天線增益，可用近似計算公式：
G（ dBi ） = 10 Lg { 32000 / （ 2θ3dB,E ×2θ3dB,H ）}
式中， 2θ3dB,E 與 2θ3dB,H ：天線在兩個主平面上的波瓣寬度；
2）對于拋物面天線增益，可用近似計算公式：
G（ dB i ） = 10 Lg { 4.5 × （ D / λ0 ）2}
式中， D 為拋物面直徑；λ0 為中心工作波長；
3）對于直立全向天線增益，可用近似計算公式 ：
G（ dBi ） = 10 Lg { 2 L / λ0 }
式中， L 為天線長度；λ0 為中心工作波長；
天線主瓣寬度越窄，增益越高。
大多數(shù)天線都有增益，因此具有相應的特征輻射模式（例如，偶極子具有甜甜圈形狀的輻射模式），我們將在下文中討論。
天線輻射圖是增益與角度或方向的圖（有方位角和仰角，或者兩個圖來完整描述 3D空間）。
右上圖：天線設計和分析中使用的坐標系是經(jīng)過修改的球面坐標系。在數(shù)學中，極角是從 z 方向指向 x-y 平面的。在天線設計中，我們使用“仰角”角代替極角，并在 x-y 平面中將其指向 z 方向。方位角掃過 x-y 平面，并以 x 方向為參考。在傳統(tǒng)的球面坐標系中，theta 和 phi 有時用于表示方位角，有時用于表示極角 - 取決于您是數(shù)學家還是科學家。天線工程師可以通過簡單地將它們稱為“方位角”和“仰角”來避免這種混淆 - 這是明確的。
左上角：我們可以看到各向同性（左）和偶極子（右）的 3D 模式。顏色表示相對于各向同性的增益 - 深紅色表示增益較高，綠色是中間顏色，表示相對于各向同性的增益為 0 dB（1）。請注意，偶極子沿 x-y 平面呈圓形（仰角為 0 度），但在此平面上比各向同性高 2.15 dB，然后隨著仰角的增加，增益越來越小（盡管它仍然是圓形）。然后在中間（沿 z 軸），我們有負無窮大增益（輻射功率為零）。在 3D 空間中，這意味著各向同性天線是完美的球形，而偶極子就像一個甜甜圈。
底部圖：這些圖顯示了各向同性（紅色）和偶極子（藍色）輻射模式的不同“切口”或視圖。左下角的兩個圖顯示了仰角模式（保持方位角 = 0 度）。我們可以看到增益與仰角的極坐標圖和線性圖（相同的信息，只是可視化增益的不同方式）。在右下角的圖中，我們可以看到各向同性和偶極子天線的方位角模式。請注意，各向同性和偶極子天線在方位角上都是恒定增益。這意味著在方位角的極坐標圖中，兩者看起來都是圓圈，在方位角的線性圖中，兩者看起來都是直線。但需要注意的是，兩者在這個角度上都是恒定增益，但偶極子高 2.15 dB（極坐標和線性坐標上的圓圈和直線分別更大）。
天線方向圖通常有一個主要最大值和若干個次要最大值。頭兩個零值之間的最大輻射區(qū)域是主瓣，其它次要的最大值區(qū)域都是旁瓣。
在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。
波瓣寬度 -波瓣寬度是定向天線常用的一個很重要的參數(shù)
波瓣寬度是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬度(天線的輻射圖是度量天線各個方向收發(fā)信號能力的一個指標，通常以圖形方式表示為功率強度與夾角的關系，在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度，主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強。)，又稱為半功率(角)瓣寬。天線垂直的波瓣寬度一般與該天線所對應方向上的覆蓋半徑有關系。因此，在一定范圍內通過對天線垂直度(俯仰角)的調節(jié)（調節(jié)天線俯角的方法不需專用投資，且具有快捷和網(wǎng)絡參數(shù)改變小等優(yōu)點，）可以達到改善小區(qū)覆蓋質量的目的，這也是在網(wǎng)絡優(yōu)化中經(jīng)常采用的一種手段。
主瓣寬度
在主瓣最大輻射方向兩側，輻射強度降低 3 dB（功率密度降低一半）的兩點間的夾角定義為波瓣寬度（又稱波束寬度 或 主瓣寬度 或 半功率角）。波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠，抗干擾能力越強。還有一種波瓣寬度，即 10dB波瓣寬度，顧名思義它是方向圖中輻射強度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的兩個點間的夾角。
旁瓣電平(side lobe level)
指離主瓣最近且電平最高的第一旁瓣電平，一般以分貝表示。
主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強。
上圖顯示了與天線增益模式相關的各種屬性和術語。
視軸：視軸是天線設計指向的方向。這通常是最大增益的方向，其他角度參數(shù)通常相對于視軸定義。
主瓣：天線的主要或最大增益波束。此波束的形狀是根據(jù)其增益與視軸角度的關系定義的。
波束寬度：這是波束的寬度（通常以度為單位）。它根據(jù)增益減少一定量的視軸角度來定義。如果沒有提供其他信息，“波束寬度”通常指 3-dB 波束寬度。我們將此幻燈片的副標題定為“波束寬度”，因為它是這些術語中最重要的一個。
3-dB 波束寬度：天線增益減少到視軸增益一半的角度之間的雙邊角（在一個平面內）（即 3-dB 增益減少）。請注意，所有波束寬度都是“雙面”值。例如，在 3 dB 波束寬度為 10° 的天線中，增益為 3 dB，與視軸成 5° 角，因此兩個 3 dB 點相距 10°。
“n”dB 波束寬度：可以為任何級別的增益降低定義波束寬度。
旁瓣：天線具有除預期波束以外的波束。后瓣與主波束的方向相反，旁瓣處于其他角度。
與第一旁瓣的角度：這是從主波束的視軸到第一旁瓣的最大增益方向的角度。請注意，這是一個單側值，波束寬度是雙面的！
與第一個零點的角度：這是從視軸到主波束和第一旁瓣之間的最小增益點（也是單側）的角度。
旁瓣增益/旁瓣電平：這通常是以相對于主波束瞄準線增益（一個較大的負數(shù) dB）的增益來表示的。天線不是為某個特定的旁瓣電平而設計的，因此旁瓣被認為是不好的，因此制造商認證為低于某個指定電平。
各向同性旁瓣電平：以相對于 0 dB 的各向同性電平的旁瓣增益（正數(shù)或負數(shù)）來表示。
前后比(front-to-back ratio)：是指最大輻射方向(前向)電平與其相反方向(后向)電平之比，通常以分貝數(shù)表示。方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€的前后比為１，所以對來自振子前后的相同信號電波具有相同的接收能力。
波束寬度（度）=2*θ。
天線波束寬度計算公式是：波束寬度（度）=2*θ，θ為主瓣的半功率角，主瓣輻射功率下降到峰值功率的一半時對應的角度。
天線極化是什么意思?
無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平極化波。
如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉的，就叫作橢圓極化波。旋轉過程中，如果電場的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時針方向旋轉的叫右旋圓極化波，反時針方向旋轉的叫做左旋圓極化波。
垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收。
天線極化是描述天線輻射電磁波矢量空間指向的參數(shù)。由于電場與磁場有恒定的關系，故一般都以電場矢量的空間指向作為天線輻射電磁波的極化方向。天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向
為了理解天線極化，我們首先需要理解平面波極化。平面波是一種電磁波，它沿一個方向傳播，在給定空間點的給定時刻，在垂直方向上沒有場變化。
當波是線性極化的時，給定點和時刻的電場 (也稱為 E場) 矢量的幅度會發(fā)生變化，但實際上相對于固定坐標系只有兩個方向：向上或向下 (0 度或 -180 度)。如果我們將坐標系定義為相對于地球地面，則“Y”方向為垂直方向，“Z”平行于地面并與“Y”正交，“X”也平行于地面并與“Y”和“Z”正交。我們假設“Z”方向是電磁波的傳播方向?？紤]到這一點，我們可以將“垂直線性極化”（見左上圖）定義為 E 場矢量指向“Y”軸，而“水平線性極化”（右上鳥瞰圖）的 E 場矢量指向“X”方向，與地面平行。
對于線性極化波，我們的最后一個選項是讓 E 場矢量不與三個軸中的任何一個對齊。在這種情況下，波被稱為“旋轉線性極化”，仍然只有兩個方向 - 向上或向下，但方向是“X”和“Y”方向的矢量復合方向。
圓極化是一種稍微復雜一點的極化形式，如右下角的兩幅圖所示。在圓極化中，電場矢量不再只是隨時間上下移動，而是圍繞傳播方向（此處為“Z”軸）移動。如果我們觀察“Z”軸上某一點的圓極化隨時間的變化，我們會看到電場矢量圍繞該點旋轉一圈，因此得名。如果我們觀察沿“Z”軸遠距離的圓極化波，我們會看到螺旋狀圖案。電場矢量圍繞“Z”軸旋轉的方向定義了圓極化的“手性”：當電場矢量順時針旋轉時，稱為右手圓極化 (RHCP)，當電場矢量逆時針旋轉時，稱為左手圓極化 (LHCP)。
設計用于輻射以特定方式極化的波的天線被定義為自身以這種方式極化。例如，傳播垂直線性極化波的天線稱為“垂直線性極化天線”。
極化對天線設計者有利的一個應用是雷達。雷達接收器觀察目標（例如飛機）的回波或反向散射。然而，非目標（例如雨水）的反向散射也會發(fā)生，但圓極化天線可以幫助減輕雨水反向散射。這是因為雨水是由球形水滴組成的，會反向散射入射到其上的電磁波的相反方向極化（RHCP 到 LHCP 或反之亦然），而實際目標會反向散射相同的方向極化！
當發(fā)射天線和接收天線之間的極化類型不同時，會導致大量損耗（請參考上述場景）。交叉極化是指我們有兩個完全相反的極化（即右手圓形到左手圓形或垂直線性到水平線性）。這是損耗最大的地方（25 dB）。
電子戰(zhàn)技巧是將 RHCP 和 LHCP 天線同時用于接收通道。如果一個天線接收的信號比另一個天線高 25 dB，則原始發(fā)射天線的極化方式與信號電平較高的接收天線相同。如果兩者的信號電平相同，那么您就知道發(fā)射天線是某種線性極化類型（RHCP 和 LHCP 接收天線都會有 3 dB 的損耗，但與交叉極化情況相比，這是微不足道的）。這將在使用最少數(shù)量的天線的同時實現(xiàn)最高的接收功率。
天線極化損失計算公式
天線極化損失是指天線在傳輸過程中因極化不匹配而引起的信號損失。在無線通信系統(tǒng)中，天線是信息的發(fā)射和接收的關鍵部件之：其極化特性對通信質量和性能起著重要作用。因此，準確計算和評估天線極化損失對于設計和優(yōu)化無線通信系統(tǒng)至關重要。
天線極化損失的計算公式可以用以下方式表示：
可以看出天線極化損失的計算公式是通過衡量天線之間極化方向差異的夾角來評估信號損失的。準確計算和評估極化損失對于無線通信系統(tǒng)的設計和優(yōu)化至關重要。只有合理選擇和配置天線，使其極化方向能夠匹配，才能提高通信質量和性能。因此，在無線通信系統(tǒng)的規(guī)劃和建設中，應充分考慮天線極化損失，并根據(jù)實際情況進行合理的優(yōu)化和調整，以確保信號的有效傳輸和接收。
天線極化隔離
垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收，而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。
當來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，接收到的信號都會變小，也就是說，發(fā)生極化損失。例如：當用+ 45° 極化天線接收垂直極化或水平極化波時，或者，當用垂直極化天線接收 +45° 極化或 -45°極化波時，等等情況下，都要產生極化損失。用圓極化天線接收任一線極化波，或者，用線極化天線接收任一圓極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極化損失------只能接收到來波的一半能量。
當接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來波時，天線就完全接收不到來波的能量，這種情況下極化損失為最大，稱極化完全隔離。
對于搜索雷達系統(tǒng)，空分多址無線通信系統(tǒng)，工作中天線波束需要指向不同方向，以對目標方位進行跟蹤，天線波束的掃描方式分為機械掃描和電子掃描。機械掃描是靠天線底座上的轉臺驅動天線旋轉，而電子掃描是依靠多個單元間信號幅度和相位的控制來控制信號波束形狀和方位。
調出上圖和不同掃描標記的掃描模式以及它們可能使用的位置（搜索、跟蹤等）。
雷達天線掃描模式有些獨特，因為它們通常涉及由雷達任務性質決定的掃描或移動天線波束（上圖）。例如，一艘船可能有一個旋轉的掃描模式來從各個方向觀察海面上的物體。戰(zhàn)斗機可能對其氣象雷達采用前向扇區(qū)掃描。導彈巡洋艦可能使用相控陣天線作為其瞄準雷達，從船上發(fā)射的導彈很可能使用圓錐掃描終端雷達。
測試應對這些類型威脅的 ELINT 和電子戰(zhàn)系統(tǒng)需要能夠產生模擬掃描雷達的適當脈沖模式。Keysight 用于脈沖構建的 Signal Studio 支持各種天線掃描模式，包括船上常見的圓形模式、飛機上的扇區(qū)模式、導彈上常用的圓錐模式以及瞄準相控陣的典型光柵掃描。
Signal Studio 用于脈沖構建，Signal Studio 用于多發(fā)射機場景生成 (MESG)，具有多種可應用于波形的天線模式模擬功能。此功能對于 ELINT 和 電子戰(zhàn)應用特別有用，在這些應用中，待測試的系統(tǒng)需要沉浸在信號豐富的環(huán)境中，以模擬現(xiàn)實世界中可能不存在的威脅。許多 ELINT 和電子戰(zhàn)系統(tǒng)使用天線掃描模式信息來識別接收到的特定威脅。
應用指南
如何仿真電源瞬態(tài)和噪聲？www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-03524/application-notes/5991-0655.pdf
什么是相控陣？
相控陣天線通常是計算機控制的天線陣列。通常，當信號從多個天線廣播時，存在干擾模式的風險，這可能會導致信號強度降低。對于雷達，這可能導致對雷達目標大小的錯誤表示，以及誤報或漏報。但是，干擾模式可用于提高雷達的準確性。通過仔細控制幾束無線電波，可以創(chuàng)建建設性干擾模式，從而增強信號強度。通過調整天線之間的相位關系，可以在不移動天線的情況下以電子方式“操縱”信號指向不同的方向，這稱為波束成形。
只需兩個天線即可實現(xiàn)波束成形，但相控陣天線的數(shù)量為數(shù)百或數(shù)千個單個天線。波束成形對雷達特別有益，因為它可以減少某些方向的信號輻射，同時增強所需方向的信號輻射。因此，雷達反射信號的準確性大大提高。系統(tǒng)中大量的天線也增加了冗余度，這在航空航天和國防等任務關鍵型應用中非常有用。
為什么在雷達應用中使用相控陣天線？
如上所述，PAR 沒有移動部件，這對雷達應用非常有益。首先，視野可以在幾微秒內改變。這比傳統(tǒng)的旋轉雷達天線要快得多，后者完成一次旋轉需要更長的時間。停留時間，即雷達向目標發(fā)送信號的時間，是可自由選擇的，從而增加了每次掃描目標的命中次數(shù)。每次掃描命中次數(shù)越多，目標的圖像質量就越豐富。對于傳統(tǒng)雷達，停留時間受天線旋轉速度的限制。
這種波束靈活性和更高的信號質量意味著 PAR 可以同時用于多種應用。然而，PAR 的頻率靈活性較低，掃描范圍有限，方位角和仰角通常只有 120°。由于其開發(fā)和建造的復雜性，以及實時處理大量數(shù)據(jù)的計算要求，PAR 非常昂貴，因此應用有限。
相控陣雷達用于何處？
PAR 通常用于航空航天和國防工業(yè)。一個例子是現(xiàn)代軍艦，其中單個 PAR 可以同時跟蹤 100 多個目標。在快節(jié)奏的現(xiàn)代海戰(zhàn)中，探測和跟蹤敵艦、飛機和導彈，以及增強導彈和近防武器系統(tǒng) (CIWS) 的目標數(shù)據(jù)都是 PAR 擅長的重要任務。對于海軍應用，PAR 通常在 S 和 X 波段運行。
然而，PAR 不僅僅附在軍艦的側面。一些地面 PAR 掃描天空以尋找來襲的射彈，如洲際彈道導彈，而另一些則搜索太空中快速移動的物體。它們也出現(xiàn)在軍用飛機上，執(zhí)行與艦載兄弟類似的任務：探測敵方目標和來襲導彈。
由于最近商用和休閑無人機的興起，PAR 變得更加有用。將 PAR 連接到無人機上，無人機就能夠看到潛在的障礙物和威脅，例如電力線和其他飛機，這是邁向自主無人機送貨服務的重要一步。K 波段 PAR 越來越多地用于檢測進入機場等禁區(qū)的無人機。雖然無人機的雷達信號與鳥類的雷達信號不易區(qū)分，但與攝像頭配對后，它可以輕松檢測到無人機。
由于 PAR 的復雜性和用例，開發(fā)過程可能成本高昂且具有挑戰(zhàn)性。Keysight 的 PathWave系統(tǒng)設計軟件通過精確模擬整個系統(tǒng)來幫助克服這些挑戰(zhàn)并降低開發(fā)成本。Keysight 的 W1720 相控陣波束成形套件可幫助射頻 (RF) 系統(tǒng)和系統(tǒng)級 PHY 架構師驗證 5G 和 PAR 應用的設計。
PathWave 系統(tǒng)設計軟件www.keysight.com.cn/cn/zh/products/software/pathwave-design-software/pathwave-system-design-software.html
對于天線輻射場的分布，可以將天線振子的場分為分為近區(qū)場，遠區(qū)輻射場和中間區(qū)。
在天線設計中，我們關注三個場區(qū)域。這些場區(qū)域定義了傳播電磁輻射的行為，并被限制在與源天線不同的邊界距離 R 內。
1.感應近場區(qū) （0<r<λ/2π）
Poynting矢量為三維坐標函數(shù)（r, θ，φ），
且衰落很快(>1/r)，無輻射，感應場
2.輻射近場區(qū)（λ/2π<r<2D2/λ）
此區(qū)域分為兩個子區(qū)域，
a） λ/2π<r<D2/4λ,場衰落>1/r,有輻射且與r關系密切
b）D2/4λ<r<2D2/λ，場衰落=1/r，通常稱為Fresnel區(qū)域。
3.遠場區(qū)（r>2D2/λ或10λ）
Poynting矢量僅具有兩個分量（ θ，φ），
方向圖依賴于r
根據(jù)天線測量距離的遠近，天線測量有近場測試和遠場測試之分。近場測試是通過研究待測天線近場的幅度、相位以及頻譜等信息，通過傅里葉變換獲得遠場的幅度、相位和方向圖，并最終重構被測天線輻射場部分的遠場分布。
遠場測試是指直接測量待測天線的遠場數(shù)據(jù)。由于近場天線測量中，會由于多徑效應和外界干擾等原因造成誤差因此，在天線測量中遠場測試往往更加可靠。
遠場測試原理是用已知特性參數(shù)的平面波照射天線，得到天線的接受特性參數(shù)，然后利用天線的互易性原理，得到天線的傳播特性參數(shù)?；ヒ仔栽碇傅氖?，天線用作發(fā)信天線時的參數(shù)，與用作收信天線的參數(shù)保持不變。
天線遠場距離計算公式
天線遠場距離的計算方式可以通過天線的波長和天線尺寸來確定。當天線與輻射場之問的距離大于遠場距離時，可以近似認為天線處于遠場區(qū)域。
其中，D. 為天線最大尺寸，入 為天線工作頻率的波長。這個公式是通過射線的千涉和相位前進來推導的。在天線遠離輻射源時，遠場距離的增加將導致輻射場的衰減，天線接收到的輻射功率也隨之減小。
天線近場測試原理是在一個面上采集待測天線近場數(shù)據(jù)，然后通過近遠場變換算法，得到待測天線遠場輻射特性。而根據(jù)采集面的不同，又分為平面、柱面、球面近場天線測量技術。
天線測量技術可以應用于天線的測試與診斷。也可以設計為天線近場測量系統(tǒng)。天線近場測量系統(tǒng)是一套在中心計算機控制下進行天線近場掃描、數(shù)據(jù)采集、測試數(shù)據(jù)處理及測試結果顯示與輸出的自動化測量系統(tǒng)。
MATLAB 軟件 用于信號發(fā)生器、信號分析儀和頻譜分析儀的 MATLAB 軟件可對數(shù)據(jù)測試調制機制進行分析、過濾和顯示，并可實現(xiàn)自動化測量。
拋物面天線是高度定向的天線，通常用于微波頻率及以上。它們由一個小型饋電天線（通常是偶極子）組成，位于三維導向結構內。導向結構通常是槽、喇叭或碟形天線的某種變體。導向結構具有孔徑，可以向特定方向發(fā)射或接收相對較窄的能量束。由于它們具有很強的方向性，因此經(jīng)常用于衛(wèi)星通信和雷達等。雖然它們的方向性非常有用，但這意味著如果它們想指向不同的方向，就必須進行物理移動。例如，雷達中使用的碟形天線通?？梢詸C械地控制仰角和方位角，以便它們可以指向不同的目標。
最常見的拋物面天線類型卡塞格倫天線是一種在微波通信中常用的天線，它是從拋物線演變而來的，由三部分組成，即主反射器、副反射器和輻射源。
卡塞格倫天線工作原理
當輻射器位于旋轉雙曲面的實焦點F1處時，由F1發(fā)出的射線經(jīng)過雙曲面反射后的射線，就相當于由雙曲面的虛焦點直接發(fā)射出的射線。因此只要是雙曲面的虛焦點與拋物面的焦點相重合，就可使副反射面反射到主反射面上的射線被拋物面反射成平面波輻射出去。
卡塞格倫天線相對于拋物面天線來講，它將饋源的輻射方式由拋物面的前饋方式改變?yōu)楹箴伔绞?，這使天線的結構較為緊湊，制作起來也比較方便。另外卡塞格倫天線可等效為具有長焦距的拋物面天線，而這種長焦距可以使天線從焦點至口面各點的距離接近于常數(shù)，因而空間衰耗對饋電器輻射的影響要小，使得卡塞格倫天線的效率比標準拋物面天線要高。
卡塞格倫天線和拋物面天線區(qū)別
卡塞格倫天線與普通拋物面天線相比，其主要優(yōu)點在于：
（1）因為有副面和主面兩個的先后反射，便于設計得使主面口面場分布最佳化，以提高口面利用系數(shù)，改善天線增益。
（2）由于照射器是放置在靠近主面頂點處，可方便地從主面后面伸出，大大縮短了饋線長度，不僅使得結構緊湊，而且使得接收機高頻部分可以直接放在主面后面成為可能，這在低噪聲系統(tǒng)中有重要意義；
（3）由于雙鏡面天線用短焦距拋物面實現(xiàn)了長焦距拋物面的性能，所以卡賽格倫天線能以縮短了的天線縱向尺寸，去解決存在于單鏡面天線中的焦距大時性能好但結構復雜的矛盾；
（4）由于雙曲面反射是擴散型的，所以，雙鏡面系統(tǒng)中，返回饋源的能量較單鏡面天線要小，從而減弱了對饋源匹配的影響。
但是，因為卡塞格倫天線是一個雙反射面的天線系統(tǒng)，從GO方法而言，副反射面、副反射面的支桿以及饋源必然會在主反射面上帶來遮擋影響，這使得卡塞格倫天線副瓣抬升、增益降低，這是卡氏天線的缺點。
拋物面天線增益計算公式
拋物面天線增益，可用近似計算公式：
G（ dB i ） = 10 Lg { 4.5 × （ D / λ0 ）2}
式中， D 為拋物面直徑；λ0 為中心工作波長；
有效面積 Effective Area
有效面積描述了天線接收與入射平面波相關的能量的能力。從該增益方程可以看出，天線的增益與其有效面積成正比 - 有效面積越大，增益越大。
雖然對于大多數(shù)天線而言，有效面積與物理尺寸沒有直接關系，但對于拋物面天線而言，它卻與物理尺寸有關 - 拋物面天線的物理直徑或面積越大，有效面積越大。用物理面積近似天線的有效面積可以得到以下方程。在增益與孔徑直徑圖中，天線直徑越大，增益越大。無線電波的波長相對于直徑越小，增益越大。
除了提供更大的增益外，直徑越大還會提供更窄的波束寬度。從半功率波束寬度 (HPBW) 方程可以看出，直徑與波束寬度成反比。無線電波的波長相對于直徑越小，波束寬度越窄。
通過增加拋物面天線的物理尺寸來提高其增益和波束寬度的能力使其在需要相對較大增益和窄波束寬度的應用中廣受歡迎。
天線陣列基礎知識
多個天線/元件協(xié)同工作
元件可以是簡單的（例如偶極子）或復雜的（例如 TRM）
單個元件配置為特定的相位關系
高增益，帶寬取決于饋電天線
有時可電子操控
示例：共線、寬邊、端射、微帶、相控陣
天線陣列由多個天線（有時稱為元件）組成，它們協(xié)同工作。元件可以相對簡單，例如偶極子，也可以相對復雜，例如發(fā)射/接收模塊 (TRM)。我們將在后面的演示中討論更多 TRM。天線陣列的各個元件通常配置為具有特定的電流幅度和相位關系。對于簡單陣列，關系是根據(jù)天線相對于彼此的方向以及天線彼此之間的距離固定的 - 就像這個微帶天線。對于更復雜的陣列，比如這個相控陣天線，關系可以通過電子方式調整 - 這種陣列被稱為電子可控陣列，因為波束可以通過電子方式形成和控制。
共線陣列由垂直線上同相饋電的多個偶極子組成。它們通常用于陸地移動無線電系統(tǒng)和蜂窩基站扇區(qū)天線。
寬邊天線由平行偶極子組成。寬邊天線同相饋電，而端射天線異相饋電 180°。兩種不同的相位關系產生兩種不同的輻射模式，我們將在下一張幻燈片中討論。
微帶天線是在微帶上制造的天線，通常制成陣列。
相控陣天線是每個元件的相位可以電子移動或調整的陣列。我們將在后面的演示中更廣泛地介紹這些內容。
是德科技：提高天線性能的五大技巧17 贊同 · 0 評論文章
輻射模式 Radiation Patterns
我們可以看到，上圖是天線的類型，下圖是它們對應的輻射圖。輻射圖顯示增益與仰角的關系，其中 90° 為垂直向上，270° 為垂直向下。
共線陣列由幾個平行偶極子組成，這些偶極子端對端排列，并同相饋電。由于它們端對端排列且同相，因此它們的電流相加。這會產生類似于單個偶極子的輻射圖，但增益更高。事實上，將共線陣列中的天線數(shù)量加倍將使增益加倍。
寬邊陣列由幾個平行偶極子組成，它們相距 λ/2 并同相饋電。為了使偶極子同相饋電，傳輸線需要在每個天線之間交叉。這種配置產生高度定向的雙向輻射圖，其軸垂直于或寬邊于陣列平面。
端射陣列也由兩個平行偶極子組成，它們相距 λ/2 并同相饋電。這種配置也會產生高度定向的雙向輻射模式，但其軸不是垂直于陣列平面，而是位于陣列平面內。如果在陣列中添加兩個以上的偶極子，并適當減小它們之間的空間，則可以創(chuàng)建一個高度定向的單向陣列 - 這意味著它不會有兩個波瓣，而會有一個。
相控陣天線是一種天線陣列，其各個元件可以設置為特定（不同）的幅度和相位關系
通常稱為電子掃描陣列 (ESA)
用于增加增益/方向性、創(chuàng)建窄波束（波束成形）并允許電子轉向（波束轉向） - 必須比機械轉向更快
相控陣天線是什么？
相控陣天線是一種天線陣列，其各個元件可以設置為特定（不同）的幅度和相位關系。您會經(jīng)常聽到它們被稱為電子掃描陣列。
底部的圖像顯示了單個天線、常規(guī)陣列和相控陣。相控陣具有移相器，使我們能夠調整每個單獨元件的相位。
相控陣天線的功能用于增加增益和方向性，創(chuàng)建相對較窄的波束（稱為波束成形），并允許電子轉向（稱為波束轉向）。電子轉向顯然比機械轉向快得多，這使得相控陣非常適合高性能雷達/電子戰(zhàn)系統(tǒng)等應用。
相控陣天線原理 - 相控陣雷達天線的核心是什么單元?
相控陣天線是目前衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中最重要的天線形式，它由三部分組成: 天線陣列，饋電網(wǎng)絡和波束控制器。
相控陣天線基本原理是引起的時間差，因此天線陣列的輸出此時最大相位上被疊加。一旦信號方向改變，只要調節(jié)移相器的相移，就可以相應改變天線陣列波束的最大指向，從而實現(xiàn)波束掃描和跟蹤。相控陣天線具有相控掃描線天線陣和平面相控陣天線。
相控陣雷達天線的核心是收發(fā)單位。相控陣天線可以通過對相位和幅度的調整來實現(xiàn)對波束形狀的改變，波束掃描，以及波束間功率的分配，通過使用自適應調零的抗干擾技術，可以大大提高通信衛(wèi)星的空間生存能力。
波束形成 - 波束由具有不同幅度和相位的無線電波之間的相長/相消干涉形成
有多種方法可以實現(xiàn)相移，但最簡單的方法是將信號延遲到時域中的元素
波束控制 - 通過調整移相器，可以非?？焖俚貙⒉ㄊ赶虿煌姆较?/span>
波束形成是通過調整各個元件的幅度和相位來實現(xiàn)的，這樣它們發(fā)射的無線電波就會以所需的方式進行建設性和破壞性干擾。由于可以對各個元件的幅度和相位進行如此精細的控制，因此可以形成非常窄的波束。
有多種方法可以對各個元件進行相移，但最簡單的方法是使用可以在元件和源或接收器之間打開和關閉的延遲線。波束形成可用于發(fā)射和接收。對于發(fā)射，使用延遲線簡單地延遲從源到每個元件的信號。對于接收，延遲從每個元件到接收器的信號，然后對所有信號進行求和 - 此過程通常稱為“延遲和求和”。
只需調整每個元件的幅度和相位，就可以將波束轉向指向不同的方向。由于幅度和相位是通過電子方式調整的，因此波束轉向幾乎是即時的。
相控陣可以創(chuàng)建非常窄的波束并幾乎可以即時轉向，這一事實使其非常適合高性能雷達/電子戰(zhàn)系統(tǒng)等應用。軍艦上的單臺相控陣雷達可以同時跟蹤多個水面目標、跟蹤多個空中目標并引導飛行中的導彈。
相位增量是相鄰元件之間實現(xiàn)特定波束角或方向 (θs) 所需的相移。
在第二個方程中，360° 與相移的比率等于所傳輸無線電波的波長 (λ) 與距離 x 的比率。
求解相移可得到第三個方程 - 相移等于 360° 乘以 x 除以 λ。
如果我們計算出幾何形狀，θs 也是這里的角度。這意味著 x 是直角三角形中與 θs 對邊的邊，d 是直角三角形的斜邊。
將第一個方程代入第三個方程可得到第四個方程 - 相移等于 360° 乘以 d sin θs 除以 λ。
例如，如果波長為 5 厘米，d 為 10 10 厘米，所需波束角為 42°，則每個元件必須相隔 481.78°。但是，因為信號是周期性的，所以我們可以減去 360°，并且每個元素必須相隔 121.78°。
無源電子掃描相控陣 (PESA) - 所有元件均連接到信號發(fā)射器/接收器（集中式架構）
有源電子掃描相控陣 (AESA) - 每個元件都有自己的發(fā)射器/接收器模塊（TR 模塊或 TRM）（分布式架構）
Passive Electronically Scanned Phased Array (PESA) - All elements connected to a signal transmitter/receiver (centralized architecture)
Active Electronically Scanned Phased Array (AESA) - Each element has its own transmitter/receiver module (TR Module or TRM) (distributed architecture)
相控陣主要有兩種類型：無源電子掃描相控陣 (PESA) 和有源電子掃描相控陣 (AESA)。
PESA 采用集中式架構，所有元件都連接到單個發(fā)射器/接收器。
AESA 采用分布式架構，每個元件都有自己的發(fā)射器/接收器模塊或 TR 模塊。
雖然 AESA 通常比 PESA 復雜得多且價格昂貴，但大多數(shù)電子設備都轉移到單個元件上，這一事實可以大大減少您的損失。
我們將在接下來的幾張幻燈片中仔細研究集中式發(fā)射器/接收器和 TR 模塊的架構。
相控陣天線：無源電子掃描相控陣 PESA
基本發(fā)射器/接收器架構
這是基本發(fā)射器/接收器的架構。
我們在頂部有一個發(fā)射路徑，在底部有一個接收路徑，它們都連接一個雙工器，用于在兩者之間切換。
在接收路徑中，我們有一個波形發(fā)生器，它產生一個低頻信號。然后，低頻信號被放大和濾波，最終上變頻到我們想要傳輸?shù)男盘柕纳漕l或微波頻率。信號上變頻后，再次濾波，然后用高功率放大器放大。高功率放大器將信號提高到傳輸所需的功率水平。
在接收路徑中，我們接收微波信號的射頻，對其進行濾波，并用低噪聲放大器對其進行放大，以避免引入額外的噪聲并降低信噪比。放大信號后，我們將其向下轉換為更低的頻率，然后放大和濾波。將其向下轉換為更低的頻率，以將其饋送到 ADC。ADC 將信號數(shù)字化，以便 DSP 鏈可以對其進行處理。
該框圖僅顯示了一個轉換階段，但通常有多個轉換階段才能將信號轉換為所需的頻率。
相控陣天線：有源電子掃描相控陣 AESA
基本 TR模塊架構
TR模塊將部分發(fā)射/接收路徑移至前端。將發(fā)射/接收功能分布到陣列上的每個模塊使它們更加靈活，并有助于防止丟失。
這是基本 TR模塊的架構。如您所見，每個 TR 模塊都有自己的移相器和衰減器。此外，在發(fā)射路徑上，它們將有一個高功率放大器，在接收路徑上，它們將有一個限幅器和低噪聲放大器。您通常還會使用某種開關或循環(huán)器將天線連接到發(fā)射和接收路徑。
AESA 正在迅速轉向全數(shù)字 TR 模塊架構
在發(fā)射和接收端提供更大的靈活性和能力
基本數(shù)字TR模塊架構
AESA 正在迅速轉向全數(shù)字 TR 模塊架構，因為它們在發(fā)射和接收端提供了很大的靈活性和額外的能力。
這是基本數(shù)字 TR 模塊的架構。在前端，您擁有所有的 RF 電路，其中包括我們在上一張幻燈片中看到的基本 TR 模塊架構中的所有內容，以及接收路徑上的下變頻和發(fā)射路徑上的上變頻。在接收路徑上，下變頻信號通過 ADC 進行數(shù)字化，再由 FPGA 進行處理，并通過數(shù)字接口饋送到系統(tǒng)的其余部分。FPGA 當然會執(zhí)行諸如過濾數(shù)字信號之類的操作。在發(fā)送路徑上，數(shù)字信號通過數(shù)字接口饋送到 FPGA，再由 DAC 轉換為模擬信號，然后饋送到 RF鏈，在那里進行上變頻和放大。
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