各類天線總結(jié)范文.doc

各類天線總結(jié)范文 1概述19世紀(jì)30年代，有線電報(bào)通信試驗(yàn)成功后，用電磁系統(tǒng)傳遞信息的電信事業(yè)便迅速發(fā)展起來(lái)。 第一代移動(dòng)通信(1G)商業(yè)化是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始的，主要特點(diǎn)是模擬信號(hào)頻率調(diào)制、頻分雙工和頻分多址、基于電路交換技術(shù)。 第二代移動(dòng)通信(2G)采用了數(shù)字調(diào)制，是多時(shí)隙共有一個(gè)載波，改進(jìn)了第一代通信的保密性差、頻譜利用率低、通話質(zhì)量不高等缺點(diǎn)。 第三代移動(dòng)通信(3G)是一種在第二代移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步演進(jìn)的以寬帶CDMA為主的新一代移動(dòng)通信。 4G是第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是繼第三代以后的又一次無(wú)線通信技術(shù)演進(jìn)，與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像的技術(shù)產(chǎn)品。 其開(kāi)發(fā)更加具有明確的目標(biāo)性提高移動(dòng)裝置無(wú)線訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)的速度。 無(wú)線通信的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋狀況對(duì)任何系統(tǒng)都是保證通信質(zhì)量的先決條件。 基站天線在無(wú)線通信系統(tǒng)的覆蓋中起著重要的作用，對(duì)系統(tǒng)的通信質(zhì)量、干擾程度甚至對(duì)工程投資都有很大影響。 本文對(duì)于移動(dòng)通信中的天線性能進(jìn)行了比較。 GSM天線技術(shù)特點(diǎn)隨著社會(huì)的發(fā)展移動(dòng)電話越來(lái)越普及，人們對(duì)通信質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。 GSM系統(tǒng)作為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，受頻率資源的限制，頻率復(fù)用度必然增加；由于規(guī)劃或地理位置的原因，在多小區(qū)的情況下多會(huì)產(chǎn)生同頻鄰頻干擾，參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，也會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。 所有這些都將使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能變差。 為使網(wǎng)絡(luò)資源能夠合理配置和使用這就要求移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商持續(xù)不斷地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，改善系統(tǒng)性能，提高自己的竟?fàn)幜?，這也是電信企業(yè)的生存基礎(chǔ)。 下面介紹一種GSM天線無(wú)論是GSM還是CDMA，板狀天線是用得最為普遍的一類極為重要的基站天2線。 這種天線的優(yōu)點(diǎn)是增益高、扇形區(qū)方向圖好、后瓣小、垂直面方向圖俯角控制方便、密封性能可靠以及使用壽命長(zhǎng)。 板狀天線也常常被用作直放站的用戶天線，根據(jù)作用扇形區(qū)的范圍大小，應(yīng)選擇相應(yīng)的天線型號(hào)。 a基站板狀天線基本技術(shù)指標(biāo)示例b狀天線高增益的形成板狀天線高增益的形成由于多徑傳輸，使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的空間分布變得相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱；也由于多徑傳輸?shù)挠绊懀€會(huì)使電3波的極化方向發(fā)生變化。 另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。 例如鋼筋水泥建筑物對(duì)超短波、微波的反射能力比磚墻強(qiáng)。 我們應(yīng)盡量克服多徑傳輸效應(yīng)的負(fù)面影響，這也正是在通信質(zhì)量要求較高的通信網(wǎng)中，人們常常采用空間分集技術(shù)或極化分集技術(shù)的緣由。 根據(jù)下傾角、下傾角調(diào)諧方式、高度以及極化，合理的選擇和應(yīng)用天線可以充分地發(fā)揮系統(tǒng)的能力，在滿足覆蓋要求的情況下最大限度地節(jié)省投資。 2G天線技術(shù)特點(diǎn)隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，高容量的移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為了理論研究的熱點(diǎn)。 為了解決通信業(yè)務(wù)量與頻譜資源之間的矛盾降低同信道干擾已經(jīng)成為個(gè)人移動(dòng)通信發(fā)展的關(guān)鍵課題。 天線是移動(dòng)通信中必不可少的組成部分，通過(guò)對(duì)天線輻射特性的合理設(shè)計(jì)，可以控制波束形狀和指向提高信道容量，擴(kuò)大信號(hào)覆蓋范圍。 在地面蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的空中接口的物理層部分，移動(dòng)臺(tái)和基站之間的通信必須有雙方天線的配合方可完成，且其性能與波束設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)總體容量有著相當(dāng)大的影響，基站天線下傾是理論研究與工程應(yīng)用的流行技術(shù)。 平流層信息平臺(tái)使用多波束天線技術(shù)在地面上形成蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)這樣空間分離的用戶可以復(fù)用無(wú)線信道，因此其多波束結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接影響到地面蜂窩空分復(fù)用的結(jié)構(gòu)，從而成為平流層平臺(tái)整體系統(tǒng)容量提高的關(guān)鍵因素。 合理地選取天線類型，控制波束形狀和指向，將會(huì)提高信道容量和頻譜利用率，擴(kuò)大信號(hào)覆蓋范圍同時(shí)還能夠降低多徑衰落信道串?dāng)_和系統(tǒng)復(fù)雜度。 下面對(duì)2G平流層通信平臺(tái)天線介紹4如圖，根據(jù)城市郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)通信量的不同要求可以將一個(gè)平流層信息平臺(tái)的覆蓋范圍分成三個(gè)環(huán)形區(qū)域，中心區(qū)域?yàn)槌鞘懈采w區(qū)，邊緣仰角為30。 若信息平臺(tái)的高度為23Km，則該區(qū)域覆蓋半徑為40Km，覆蓋面積達(dá)500平方公里，用戶終端天線增益至少為3dB；而市郊覆蓋區(qū)和農(nóng)村覆蓋區(qū)的邊緣仰角分別為10和0，覆蓋半徑分別為125Km和546Km，終端天線的增益至少分別為23dB和36dB。 當(dāng)然上述三個(gè)區(qū)域的大小、仰角及相關(guān)參數(shù)是相對(duì)的，可以根據(jù)實(shí)際情況而改變。 為了充分利用有限的頻譜資源平流層信息平臺(tái)使用多波束形成技術(shù)在地面上形成蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)，這樣空間分離的用戶可以復(fù)用無(wú)線信道。 3G天線技術(shù)特點(diǎn)目前,應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站天線有全向、定向和各種扇區(qū)天線。 為了適應(yīng)3G系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于基站天線提出了智能化要求,即引人了智能天線系統(tǒng)。 通常智能天線可以定義為固定天線與數(shù)字信號(hào)處理核心的結(jié)合,構(gòu)成可以動(dòng)態(tài)配置的天線特性。 智能天線利用了天線陣列中各單元之間的位置關(guān)系,也就是利用了信號(hào)的相位關(guān)系。 (1)基于自適應(yīng)天線陣的圓形陣列天線的介紹5圓形陣列天線示意圖圓形形陣直徑與陣因子關(guān)系圓形陣列天線的技術(shù)指標(biāo) (2)雙頻雙極化單元天線6 （3）陣列天線GSM4G技術(shù)特點(diǎn)4G采用智能天線和CD-LTE多天線增強(qiáng)技術(shù)。 智能天線在抗多徑衰落、抑制干擾、減少遠(yuǎn)近效應(yīng)、提高支持靈活有效的越區(qū)切換、擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍等方面表現(xiàn)出良好的潛在性能。 它是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過(guò)一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性。 并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。 智能天線的原理是將無(wú)線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的且的。 無(wú)線鏈路增強(qiáng)技術(shù)用以提高容量和覆蓋無(wú)線鏈路增強(qiáng)技術(shù)有分集技術(shù)，如通過(guò)空間分集、時(shí)間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法來(lái)獲得最好的分集性能；多天線技術(shù)，如采用2或4天線來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射分集，或者采用多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收分集。 4G采用智能天線具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能，被認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。 智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干7擾，增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號(hào)，既能改善信號(hào)質(zhì)量又能增加傳輸容量。 其基本原理是在無(wú)線基站端使用天線陣和相干無(wú)線收發(fā)信機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的收發(fā)，同時(shí)，通過(guò)基帶數(shù)字信號(hào)處理器，對(duì)各天線鏈路上接收到的信號(hào)按一定算法進(jìn)行合并，實(shí)現(xiàn)上行波束賦形。 目前，智能天線的工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換方式。 全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu)，但相對(duì)而言各種算法均存在所需數(shù)據(jù)量，計(jì)算量大，信道模型簡(jiǎn)單，收斂速度較慢，在某些情況下甚至可能出現(xiàn)錯(cuò)誤收斂等缺點(diǎn)，實(shí)際通道條件下，當(dāng)干擾較多、多徑嚴(yán)重，特別是通道快速時(shí)變時(shí)，很難對(duì)某一用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。 在基于預(yù)多波束的切換波束工作方式下，全空域被一些預(yù)先計(jì)算好的波束分割覆蓋，各組權(quán)值對(duì)應(yīng)的波束有不同的主瓣指向，相鄰波束的主瓣間通常會(huì)有一些重迭，接收時(shí)的主要任務(wù)是挑選一個(gè)作為工作模式，與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實(shí)現(xiàn)，是未來(lái)智能天線技術(shù)發(fā)展的方向。 智能天線系統(tǒng)的核心是智能的算法,通過(guò)算法自適應(yīng)地得到各天線陣元的加權(quán)系數(shù),進(jìn)而得到所需空間域?yàn)V波的作用.它先借助參考信號(hào)導(dǎo)頻序列或?qū)ьl信道得到各天線陣元的估計(jì)信道,然后使用估計(jì)的信道,按照一定準(zhǔn)則如迫零準(zhǔn)則,最小均方誤差準(zhǔn)則等確定各天線陣元的加權(quán)值,最后每通道的信號(hào)使用賦形向量加權(quán)后從各自的天線陣元發(fā)送出去.這樣發(fā)送出去的信號(hào)的波形就具有一定的方向性,從而達(dá)到充分利用有效信號(hào)和抑制干擾信號(hào)的目的,即空間域?yàn)V波的作用.具體而言,智能天線將在以下方面提高未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)性能,擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域，提高系統(tǒng)容量,提高頻譜利用效率,降低基站發(fā)射功率,節(jié)省系統(tǒng)成本，減少信號(hào)間干擾與電磁環(huán)境污