什么是时间调制阵列天线？-EDN 电子技术设计

 到底什么是时间调制呢？时间调制阵列究竟是如何实现的呢？

最近看到南京理工大学Wen Wu等人发表的一篇文章《Time Modulated Array Antennas: A Review》。我们在介绍信号调制的文章中，介绍了三种最基本的调制方式，调幅AM，调频FM和调相PM，时间调制TM还是第一次看到，并且还是应用在天线阵列中。

到底什么是时间调制呢？时间调制阵列究竟是如何实现的呢？

我们今天一起来一探究竟。

一种利用时间作为第四维参数来控制天线辐射特性的阵列技术。与传统的相位控制方法不同，时间调制技术通过改变天线阵列中各个单元的开关时间来实现波束的方向和形状的控制。所以时间调制阵列天线也称为4D阵列天线。

时间调制阵列天线的实现原理就是通过在时域对天线阵列的激励信号进行调制，实现对辐射方向图的控制。一般可通过在常规阵列天线的每一个天线后面添加周期性的通断开关来控制天线的工作状态，实现对阵列天线发射或者接收信号的周期性调制。

如下图所示：

在文章中，作者提到也可以采用FPGA电路生成的可编程周期时间序列进行调制，从而实现高精度幅度和相位加权。如下图所示：

通过上图我们可以看到，时间调制相控阵与传统相控阵的区别在于使用时间调制器，如射频开关，而不是传统的数字衰减器和数字移相器进行幅度和相位加权。

通过控制开关的时间序列，既可以控制时间调制天线阵列的辐射方向图，如下图所示，图中，上图a 为开关的时间序列，下图b为载波频率以及第一和第二边带的辐射方向图。

随着硬件的发展，时间调制阵列天线可以在更多振幅状态和相位状态之间切换。

下图是具有步进波形的多波束时间调制天线。

下图是24 GHz 开关天线阵列 FMCW 雷达

下图是用于多波束天线阵列的TSPW单射频信道数字波束成形

下图是时间调制 MMIC

四元件 STMPA 照片

这篇论文综述详细介绍了时间调制阵列天线的发展和研究方向，非常值得学习参考。

论文地址：

https://www.emscience.org/en/article/doi/10.23919/emsci.2023.0043

责编：Ricardo

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