各类天线总结

1、 概述19世纪30年代，有线电报通信试验成功后，用电磁系统传递信息的电信事业便迅速发展起来。第一代移动通信(1G)商业化是从20世纪80年代开始的，主要特点是模拟信号频率调制、频分双工和频分多址、基于电路交换技术。第二代移动通信(2G)采用了数字调制，是多时隙共有一个载波，改进了第一代通信的保密性差、频谱利用率低、通话质量不高等缺点。第三代移动通信：3G)是一种在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA为主的新一代移动通信。4G是第四代移动通信及其技术的简称，是继第三代以后的又一次无线通信技术演进，与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像的技术产品。其开发更加具有明确的目标性：提高移

2、动装置无线访问互联网的速度。无线通信的场强覆盖状况对任何系统都是保证通信质量的先决条件。基站天线在无线通信系统的覆盖中起着重要的作用，对系统的通信质量、干扰程度甚至对工程投资都有很大影响。本文对于移动通信中的天线性能进行了比较。GSM天线技术特点随着社会的发展移动电话越来越普及，人们对通信质量的要求也越来越高。GSM系统作为第二代移动通信系统，在网络规模不断扩大的情况下，受频率资源的限制，频率复用度必然增加；由于规划或地理位置的原因，在多小区的情况下多会产生同频邻频干扰，参数设置不当，也会严重影响系统运行质量。所有这些都将使网络服务性能变差。为使网络资源能够合理配置和使用这就要求移动运营商持续

3、不断地进行网络优化，改善系统性能，提高自己的竟争力，这也是电信企业的生存基础。下面介绍一种GSM天线：无论是GSM还是CDMA，板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。板状天线也常常被用作直放站的用户天线，根据作用扇形区的范围大小，应选择相应的天线型号。册?*竝斑査IE方尚en廉訂海C=2.5dBa基站板状天线基本技术指标示例:S?4JUMHZi靈芾宽度TDMHi14-ITdBi蚯50Ohm电圧驻液应1wt,4甫昭比125dB八矿水平面fin*i:ti*厂-h，堑直而上娄SB抑制r(

4、1B冬1,10dKmb：状天线高增益的形成匸*楚呼議歪应方商JS疙i丰盟护律前时闻PS惟益ft0=2iJrfB请Si诙I-*II板状天线高增益的形成由于多径传输，使得信号场强的空间分布变得相当复杂，波动很大，有的地方信号场强增强，有的地方信号场强减弱；也由于多径传输的影响，还会使电波的极化方向发生变化。另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不同。例如：钢筋水泥建筑物对超短波、微波的反射能力比砖墙强。我们应尽量克服多径传输效应的负面影响，这也正是在通信质量要求较高的通信网中，人们常常采用空间分集技术或极化分集技术的缘由。根据下倾角、下倾角调谐方式、高度以及极化，合理的选择和应用天线可以充分地发挥系

5、统的能力，在满足覆盖要求的情况下最大限度地节省投资。2G天线技术特点随着现代移动通信技术的发展，高容量的移动通信技术已经成为了理论研究的热点。为了解决通信业务量与频谱资源之间的矛盾降低同信道干扰已经成为个人移动通信发展的关键课题。天线是移动通信中必不可少的组成部分，通过对天线辐射特性的合理设计，可以控制波束形状和指向提高信道容量，扩大信号覆盖范围。在地面蜂窝移动通信系统的空中接口的物理层部分，移动台和基站之间的通信必须有双方天线的配合方可完成，且其性能与波束设计对系统总体容量有着相当大的影响，基站天线下倾是理论研究与工程应用的流行技术。平流层信息平台使用多波束天线技术在地面上形成蜂窝小区结构这

6、样空间分离的用户可以复用无线信道，因此其多波束结构的设计直接影响到地面蜂窝空分复用的结构，从而成为平流层平台整体系统容量提高的关键因素。合理地选取天线类型，控制波束形状和指向，将会提高信道容量和频谱利用率，扩大信号覆盖范围同时还能够降低多径衰落信道串扰和系统复杂度。下面对2G平流层通信平台天线介绍WATMAirplatFoiiui芒cieEn5.a上wlWATMXetff?rkmanagenericontrol/(Jonirolltdhfetwork.ML：eenj：HOthernetwork如图，根据城市郊区和农村地区通信量的不同要求可以将一个平流层信息平台的覆盖范围分成三个环形区域，中心区

7、域为城市覆盖区，边缘仰角为30。若信息平台的高度为23Km，则该区域覆盖半径为40Km，覆盖面积达500平方公里，用户终端天线增益至少为3dB；而市郊覆盖区和农村覆盖区的边缘仰角分别为10和0，覆盖半径分别为125Km和546Km，终端天线的增益至少分别为23dB和36dB。当然上述三个区域的大小、仰角及相关参数是相对的，可以根据实际情况而改变。为了充分利用有限的频谱资源平流层信息平台使用多波束形成技术在地面上形成蜂窝小区结构，这样空间分离的用户可以复用无线信道。3G天线技术特点目前，应用于移动通信系统中的基站天线有全向、定向和各种扇区天线。为了适应3G系统标准，对于基站天线提出了智能化要求，

8、即引人了智能天线系统。通常智能天线可以定义为固定天线与数字信号处理核心的结合，构成可以动态配置的天线特性。智能天线利用了天线阵列中各单元之间的位置关系，也就是利用了信号的相位关系。(1)基于自适应天线阵的圆形阵列天线的介绍：圆形阵列天线示意图圆形形阵直径与阵因子关系(BS打ff4回址圆形阵列天线的技术指标:工作频战门G赫准数战(2010-Z025MHz);扱化方式：垂直fVertical:全向增益门：dBiGnmii10,5dBi(单阵元锻电円其他阵元接50ahmfiSh不圆ffi.ldB；阵元数:N-8;基直波束宽度(3dB)：15*o(2)双频双极化单元天线乱以频双极化单元天线示意10h蚁

9、频刈极化单元天线3模型，一叹频収极化单元天线(；SM频匿方向图九蚁频戏极化单元天线乳；频段方向图(3)阵列天线GSM乩阵列天鳗频段驻波图匸岡皿X冋d阵列天线3(；瓠段驻波图二阵列天GSM频段方向图止陈列天线3(；频段方向图4G技术特点4G采用智能天线和CD-LTE多天线增强技术。智能天线在抗多径衰落、抑制干扰、减少远近效应、提高支持灵活有效的越区切换、扩大小区覆盖范围等方面表现出良好的潜在性能。它是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性。并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束

10、，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的且的。无线链路增强技术用以提高容量和覆盖无线链路增强技术有：分集技术，如通过空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能；多天线技术，如采用2或4天线来实现发射分集，或者采用多输入多输出(MIMO)技术来实现发射和接收分集。4G采用智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能，被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用

11、天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发，同时，通过基带数字信号处理器，对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。目前，智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优，但相对而言各种算法均存在所需数据量，计算量大，信道模型简单，收敛速度较慢，在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点，实际通道条件下，当干扰较多、多径严重，特别是通道快速时变时，很难对某一用户进行实时跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下，全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖，各组权值对应的波束有不同的主瓣指向，相邻波束的主瓣间通常会有一些重迭

12、，接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式，与自适应方式相比它显然更容易实现，是未来智能天线技术发展的方向。智能天线系统的核心是智能的算法,通过算法自适应地得到各天线阵元的加权系数,进而得到所需空间域滤波的作用.它先借助参考信号导频序列或导频信道得到各天线阵元的估计信道,然后使用估计的信道,按照一定准则如迫零准则,最小均方误差准则等确定各天线阵元的加权值,最后每通道的信号使用赋形向量加权后从各自的天线阵元发送出去.这样发送出去的信号的波形就具有一定的方向性,从而达到充分利用有效信号和抑制干扰信号的目的,即空间域滤波的作用.具体而言,智能天线将在以下方面提高未来移动通信系统性能,扩大系统的覆盖区域，提高系统容量,提高频谱利用效