為提高性能，無線通信和雷達系統(tǒng)對天線架構的需求不斷增長。只有那些功耗低于傳統(tǒng)機械操縱碟形天線的天線才能實現許多新的應用。除了這些要求以外，還需要針對新的威脅或新的用戶快速重新定位，傳輸多個數據流，并以超低的成本，延長工作壽命。有些應用需要抵消輸入阻塞信號的作用，降低攔截概率。正在席卷整個行業(yè)的相控天線設計為這些挑戰(zhàn)提供了解決辦法。人們開始采用先進的半導體技術解決相控陣天線過去存在的缺點，以最終減小這些解決方案的尺寸、重量和功率。本文將簡要介紹現有的天線解決方案以及電控天線的優(yōu)勢所在。在此基礎上，本文將介紹半導體技術的發(fā)展如何幫助實現改進電控天線SWaP-C這一目標，然后舉例說明ADI技術如何做到這一點。

　　依靠天線發(fā)送和接收信號的無線電子系統(tǒng)已經運行了100多年。隨著精度、效率和更高級指標變得越來越重要，這些電子系統(tǒng)將繼續(xù)改進和完善。在過去幾年中，碟形天線已被廣泛用于發(fā)射（Tx）和接收（Rx）信號，其中方向性至關重要，并且經過多年的優(yōu)化，許多這些系統(tǒng)都能以相對低的成本良好地運行。這些碟形天線擁有一個用于旋轉輻射方向的機械臂，它們的確存在一些缺點，包括轉向慢、物理尺寸大、長期可靠性差并且只有一個符合要求的輻射圖或數據流。因此，工程師們已轉向先進的相控陣天線技術來改進這些特性、添加新功能。相控陣天線采用電動轉向機制，相比傳統(tǒng)機械轉向天線具有諸多優(yōu)點，例如高度低/體積小、更好的長期可靠性、快速轉向、多波束等。憑借這些優(yōu)勢，相控陣已經被軍事應用、衛(wèi)星通信和包括車聯網在內的5G電信等應用中得到廣泛運用。

　　相控陣天線是組裝在一起的天線元件的集合，其中，每個元件的輻射圖均在結構上與相鄰天線的輻射圖組合形成稱為主瓣的有效輻射圖。主瓣在期望位置發(fā)射輻射能量，而根據設計，天線負責破壞性地干擾無用方向上的信號，形成無效信號和旁瓣。天線陣列設計用于最大化主瓣輻射的能量，同時將旁瓣輻射的能量降低到可接受的水平?？梢酝ㄟ^改變饋入每個天線元件的信號的相位來操縱輻射方向。圖1展示了如何通過調整每個天線中信號的相位，將有效波束控制在線性陣列的目標方向上。結果，陣列中的每個天線都具有獨立的相位和幅度設置，以形成期望的輻射圖。由于沒有機械運動部件，所以很容易理解相控陣中波束快速轉向的屬性?；贗C的半導體相位調整可以在幾納秒內完成，這樣我們就可以改變輻射圖的方向，針對新的威脅或用戶快速做出響應。類似地，我們可以從輻射波束變?yōu)橛行Я泓c以吸收干擾物的信號，使該物體看起來不可見，隱形飛機即是如此。重新定位輻射圖或改變?yōu)橛行Я泓c，這些變化幾乎可以立即完成，因為我們可以使用基于IC的器件而非機械部件，以電氣方式改變相位設置。相控陣天線相比機械天線的另一個優(yōu)勢是它能同時輻射多個波束，因而可以跟蹤多個目標或管理多個數據流的用戶數據。這是通過在基帶頻率下對多個數據流進行數字信號處理來實現的。