在通信系統或雷達系統中，天線模型需要和通信信道或雷達使用場景等緊密結合，共同作用。本文通過對通信及雷達系統仿真進行研究，比較兩類系統中的天線模型，歸納目前通信終端及雷達系統仿真設計中對天線性能進行考量的幾種方法。

　　1、引言

　　對于通信或雷達系統，天線都扮演著發射及接收電磁波的角色。天線性能的好壞，會對系統性能產生很大影響。傳統理論和仿真技術，很少將天線放入通信/雷達系統進行整體考量。天線設計師重點關注的是天線的方向性、效率、體積等指標，很少考慮天線和傳輸信道的配合，更難得考慮天線特性會對系統系能造成怎樣的影響。本文通過研究業界針對通信終端及雷達系統中天線及傳輸信道模型建模的方法及系統仿真案例，總結兩個不同的系統中天線模型的差別及仿真的側重點。

　　2、通信終端中的天線模型

　　移動通信信道主要存在以下特點：開放變參信道，容易受到各種干擾影響；接收點地理環境非常復雜多樣，如大致可分為城市、近郊及農村三類；用戶具有隨機移動性。由于上述移動通信信道特點，導致電磁波的傳播和自由空間相比，除直射波以外，還存在較多的繞射波及散射波，同時存在不同類型的損耗：路徑傳播損耗、慢衰落損耗及快衰落損耗。為在不同環境下獲得最佳接收效果，通信終端的天線盡量設計為全向天線。

　　2.1 單天線終端天線模型

　　對于通信系統終端，天線模型通常由其坐標及增益來進行定義；而信道模型則由噪聲、衰落、多徑等參數進行定義。針對不同類型的通信系統，常常將天線和信道模型放在一起，進行綜合考量。下圖引用了ADS軟件中描述的最常見的天線及信道使用模式。其中信道（PropGSM）位于基站（AntBase）和移動天線（AntMobile）之間。移動天線指標僅有增益、位置及高度、速度等信息，天線類型默認為全向天線，對系統性能的貢獻主要是增益及多徑效應、多普勒頻移。

　　MIMO系統中天線模型

　　在移動通信中，由于多徑衰落、多普勒頻移等因素，導致接收信號質量下降。為改善移動接收信號質量，使用雙天線分集接收技術在低成本、低實現難度的前提下明顯改善接收信號質量。使用分集天線，就是為接收到兩個以上的不相關信號，以便在后續處理中找到強度最大的信號或者進行矢量信號合成。故天線之間的相關性越低越好。天線工作的電磁環境各有不同，故在衡量天線的相關性時必須將無線環境考慮進去。可以將發射機及障礙物總效應用概率密度函數PDF（probabilitydensity function）來進行描述，其表征了天線從不同方向接收到最強信號的概率分布特征。除了空間的分集，還存在極化分集情況。使用交叉極化鑒別度XPD（Cross-PolarizationDiscrimination）可以描述空間電波極化情況。XPD越大，則phi方向極化分量越大，反之XPD越小，theta方向極化分量越小。使用復相關性（Complex Correlation）來描述處于一定電磁化境及極化情況下，兩個天線接收到的相似平均度。使用一些商業軟件，如EMPro，能夠針對特定的分集天線模型，設定PDF、XPD，考慮雙天線分集接收效果［2］。在無線通信系統仿真軟件中，能夠通過導入發射、接收天線的三維方向圖以及其相對位置，結合典型信道模型（如 WINNER），對通信系統的天線及信道進行建模，從而仿真系統指標。如下圖為系統仿真軟件SystemVue中的WINNER II信道模型，其支持導入仿真或測試的多天線方向圖，并能夠設置發射、接收天線陣列的二維相對位置。