适用于双定向信道探测的一些探测器的新构造已经被提出。这一部分提供了对包括方向测量用的阵列天线的无线电信道探测硬件体系结构的一个综述。

1.信道探测结构

一个信道探测器包括一个发射机反复发射确定的宽频带波形，一个接收机连接到一个数据记录器记录由于传播信道造成的波形扭曲。对于短距离探测，矢量网络分析仪（Vector Network Analyser，VNA）可以用来代替专用的探测器。另一种方法，两个网络分析仪可以被分别用作发射机和接收机（见参考文献［MCRJ04］）。对于单输入单输出系统，用频谱分析仪作为接收机是一种比较划算的处理方法（见参考文献［PLVP02］）。相位信息可以通过希尔伯特变换从振幅频谱中重新得到。

在信道探测器中有各种各样的宽频带波形，比如，受PN序列调制的PSK信号（见参考文献［Elek05］，［KSPH01］，［ZeTS04］）、拥有低峰值系数的多频声信号（见参考文献［RUSK］）以及线性调频信号（见参考文献［SFIH02］，［LPEO02］）。

为减少发射机高功率放大器的补偿，所有的信号都被设计拥有微弱的包络波动。矢量网络分析仪采用步进频率连续波信号。混合分段频率和PN序列被用来实现超宽带（见参考文献［KaWe00］，［VLSK03］）。

双方的相位和时间必须通过某种方法达到同步。当发射机和接收机在距离上很近时，本地信号可以通过同轴电缆或光纤共享。另外，为了达到这个目的，通常应用高稳定性的频率标准，如铷原子振荡器。全球定位系统（GPS）和传输控制协议（TCP）/互联网协议（IP）的应用同样被认为是为得到高精确的时间同步（见参考文献［LPEO02］）。参考信号和探测信号的频分复用是一种可供选择的技术（见参考文献［MATB02］）。

为获得单方向信息，一般在接收端放置一个阵列天线。最普遍的结构是利用一个高速RF开关和一个单一的RF前端的时分复用。也许，可以部署平行接收机（见参考文献［SFIH02］）。这对测量由较短测量时间所引起的大的多普勒频移是有利的。一个多端口的网络分析仪可以被看作是一个平行接收机（见参考文献［MCRJ04］）。另外，也可以应用合成阵列的方法（见参考文献［MATB02］，［VLSK03］，［HaTa03b］）。在这里测量必须在一个静态环境中进行，这是由于天线元素的物理运动是耗时的。不管怎样，单输入单输出探测器硬件不用修改即可应用，并且不需要阵列天线校正。

为得到双定向测量值，必须在接收端和发射端引入阵列天线。接收机和发射机都可以采用时分复用（见参考文献［KSPH01］，［Elek05］，［Meda05］）。发射端和接收端之间的多重通道的切换时间必须同步。一般情况下，由于发射复用器操作大功率，运行起来要比接收复用器慢。因此，复用器的切换时间被设计以便接收复用器对每个天线元素扫描其阵列。一些混合技术也是可行的解决方法，例如:发射端时分复用和平行接收端（见参考文献［RaSa04］），发射端合成阵列和接收端时分复用（见参考文献［Herd04］）。应用正交信号，如码分复用（见参考文献［ZeTS04］，［ChSA04］）和频分复用（见参考文献［SaTA02］）时，一个完整的多输入多输出收发器也是必要的。

2.天线架构

（1）天线单元(www.daowen.com)

在不定向测量中，全向天线更为合适，例如:偶极天线。合成阵列的天线单元同样可以是全向天线，这取决于它原来全方向的应用。缝隙天线可以被用作水平极化全向天线（见参考文献［Rich05］）。

贴片天线通常在基站端被用作定向天线，或作为共形天线阵的天线单元以避免阵列支撑结构的影响。由于双极化单元可以简单地利用在一个单独的贴片单元上的两个正交输入实现，贴片天线同样有利于对偏振的测量（见参考文献［KSPH01］，［Rich05］，［SLRT03］）。

（2）阵列结构

阵列结构的设计必须满足能够得到必要的角度信息。为满足抽样定理，单元间距一般被定为小于半波长。另外，有可能出现栅瓣而引起对到达或离去波方向的估计误差。

单独的方向角测量值可以展开成任意一个均匀的直线天线阵列（见参考文献［MATB02］，［VLSK03］，［SLRT03］，［RaSa04］，［Herd04］），或一个均匀的圆形阵列（见参考文献［SFIH02］，［Rich05］，［RaSa04］）。在拥有相同单元数的时候，前者在较宽的一面有高分辨率，因而适合作为基站天线，而后者的分辨率对方向不敏感，因此适合作为移动电台天线。直线形阵列的另一个缺点是它有锥歧义以及到达者方向的提高将导致方位角估计的错误。为降低角度对分辨率的依赖性，有人考虑应用一种交叉阵列天线（见参考文献［VeLC03a］）。

为联合方向角和高度的测量，需要用一个平面或立体的结构。均匀的圆形天线阵列可同样用于此目的（见参考文献［HaTa03b］）。另外，均匀矩形阵列也有可能被应用（见参考文献［HaTa03b］，［Herd04］）。为避免水平面上或水平面下的角发生歧义，有必要建立一个立体的阵列结构。现在已经有球形阵列（见参考文献［KSPH01］，［KKVV04］）、圆柱形阵列（见参考文献［TFBN04］）以及长方体阵列（见参考文献［TsHT04］）。

对真实的天线阵来说，阵列校准是十分必要的，天线阵的响应必须预先在消音室测量。现已提出一种通过离散数据对阵列天线响应进行连续重建的技术（见参考文献［LaRT03］）。相反，因为在天线单元之间没有任何相互连接，单个单元的性能也没有变化，因此理论天线阵列响应可以被用于综合阵列天线。当采用均匀线性或矩形阵列时，可以采用ESPRIT算法。

已经有人尝试利用遗传算法优化阵列结构（见参考文献［KaKC02］）。