无线电系统都需要一个天线，它是一个能量变换系统，能够实现电路——电磁场能量的正反变换（发射和接受），一般需要具备三个特性：一是获得和送出最多的功率，即阻抗和阻抗的匹配。二是高效率的变换，即提高效率，减少损耗。三是聚集地发射和接收特性，即方向特性。除此以外，其极化性能也很重要，分为圆极化，椭圆极化，线极化，水平和垂直极化。其中最为关心的就是天线的方向特性。
图1 通信电线
一、为什么要使用自适应天线
任何一个天线均可以看做由许多天线元依几何形状连续排列合成，而天线的发射和接收就可以看做这些天线的线性合成，天线一般分为电流元、磁流元和口径元三种，线天线一般看做电流元，缝隙天线一般看为磁流元，金属面天线则一般视为口径元，传统的天线辐射方向问题在要求的方向性之下，去设计每个电流元权值然后叠加的问题。
然而这种方法设计下的天线有其固定缺陷：
一是在综合设计时，只有规则的尺寸才可以运用数学工具有效的求出其工作特性，一般布阵则不能。
二是对天线的加工精度要求高，往往达不到设计要求。
图2 微波辐射原理
三是天线如果在地面架设，则会受到地形影响，而如果在运动载体上又容易和其他装备冲突。
四是自然环境的温度、气动变化往往导致天线性能恶化。
五是如果天线局部损坏，会导致天线的性能极度恶化。
六是由于电离层等环境的不断变化，会导致多径效应，而传统天线则不能适应环境变化优化性能，导致天线性能不稳定。
七是天线优化与计算机不能互相适应，减少了其使用范围。
正因为有这些弱点，因此传统天线很快被部队所淘汰，部队在高强度、全天候对抗的要求下，自适应天线就应运而生了。
二、什么是自适应天线
上文提到，在天线形状确定后，其电流元、电磁元等辐射元的叠加权值也就确定了，这些权值被赋予辐射元之后，是不能更改的，因此天线就很“笨”，而自适应天线则可以对这些权值进行随时的更改，从而使得辐射元的叠加在不同环境下达到最优值。
图3 典型的方向性天线
要达到这一目的。靠人工当然也可以简单的解决，例如在朝鲜战争中，我军的雷达天线在遇到美军干扰时，战士手动对其进行长度和位置上的变换，从而达到抗干扰的目的，但在现代战争里，显然不够用，因此就要借助计算机。
每个辐射元的电流值被输入计算机进行实时监测，而此时的天线辐射特性，例如方向、极化、旁瓣和外界环境的多径效应等均被不同的传感器监测而输入计算机，计算机根据这些数值，判断这一时刻每个辐射元应该被赋予的权值，通过改变天线电路里的电流和反馈电流大小，实现新的线性组合以适应这些变化。这在大规模集成电路和软件技术发展到这个时代，不难实现。从一定意义上来说，这是具有生物进化功能的智能天线。这一技术目前在我军的各类通信、雷达天线中已经被普遍使用，代替了旧式天线，使得抗干扰能力大大提高。
网友评论