1智能天線(xiàn)的基本概念

智能天線(xiàn)綜合了自適應(yīng)天線(xiàn)和陣列天線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn),以自適應(yīng)信號(hào)處理算法為基礎(chǔ),并引入了人工智能的處理方法。智能天線(xiàn)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的單元,它已成為一個(gè)具有智能的系統(tǒng)。其具體定義為:智能天線(xiàn)以天線(xiàn)陣列為基礎(chǔ),在取得電磁信息之后,使用人工智能的方法進(jìn)行處理,對(duì)電磁環(huán)境做出分析、判斷,并自動(dòng)調(diào)整本身的工作狀態(tài)使之達(dá)到最佳。依據(jù)天線(xiàn)的智能化程度可將天線(xiàn)分成可變波束天線(xiàn)、動(dòng)態(tài)相控陣列和自適應(yīng)陣列3類(lèi)?？勺儾ㄊ炀€(xiàn)依據(jù)接收功率最大原則,在幾個(gè)預(yù)設(shè)陣列波束中進(jìn)行切換;動(dòng)態(tài)相控陣列使用測(cè)向算法,能夠連續(xù)追蹤用戶(hù)的方向而改變天線(xiàn)的波束,使接收功率達(dá)到最大;自適應(yīng)陣列既對(duì)用戶(hù)進(jìn)行測(cè)向,又對(duì)各種干擾源進(jìn)行測(cè)向,在形成波束時(shí),不僅使接收功率最大,而且使噪聲降到最低,從而使接收信噪比最高。

智能天線(xiàn)的發(fā)展可分成3個(gè)階段:第1階段是應(yīng)用于上行鏈路,通過(guò)使用智能天線(xiàn)增加基站的接收增益,從而使接收機(jī)的靈敏度和接收距離大大增加;第2階段是將智能天線(xiàn)技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于下行鏈路,在智能天線(xiàn)應(yīng)用于下行鏈路后,能夠控制波束的發(fā)射方向,從而有助于頻率的復(fù)用,提高系統(tǒng)的容量;最后一個(gè)階段是完全的空分多址,此時(shí)在一個(gè)蜂窩系統(tǒng)中,可以將同一個(gè)物理信道分配給不同的用戶(hù),例如,在TDMA中,可以將同一小區(qū)內(nèi)同一時(shí)隙同一載波同時(shí)分配給兩個(gè)用戶(hù)。

2智能天線(xiàn)的組成和關(guān)鍵技術(shù)

智能天線(xiàn)主要分為天線(xiàn)陣列、接收通道及數(shù)據(jù)采集、信息處理3部分。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中,天線(xiàn)陣列通常采用直線(xiàn)陣列和平面陣列兩種方式。在確定天線(xiàn)陣列的形式后,天線(xiàn)單元的選擇就十分關(guān)鍵。天線(xiàn)單元不僅要達(dá)到本身的性能指標(biāo),還必須具有單元之間的互耦小、一致性好以及加工方便的特點(diǎn)。目前微帶天線(xiàn)使用較多。

接收通道及數(shù)據(jù)采集部分主要完成信號(hào)的高頻放大、變頻和A/D轉(zhuǎn)換,以形成數(shù)字信號(hào)。目前,受A/D器件抽樣速率的限制,不能直接對(duì)高射頻信號(hào)和微波信號(hào)進(jìn)行采樣,必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行下變頻處理,降低采樣速率。

關(guān)鍵詞：智能天線(xiàn)空分多址自適應(yīng)天線(xiàn)陣列

摘要：主要介紹了智能天線(xiàn)的提出背景、基本概念、關(guān)鍵技術(shù)、優(yōu)點(diǎn)以及國(guó)外的研究進(jìn)展情況，最后指出了智能天線(xiàn)的發(fā)展方向。

一、前言

隨著蜂窩移動(dòng)用戶(hù)的不斷增長(zhǎng)，如何解決頻譜資源緊張、抑制各種干擾、提高通信服務(wù)質(zhì)量成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。為此，人們提出了一系列的解決方案，例如，在通信密集的地方引入微蜂窩技術(shù)、頻率跳變技術(shù)、高效的編碼技術(shù)以及進(jìn)行功率控制等。而智能天線(xiàn)為這一切問(wèn)題的解決提供了一條新思路。智能天線(xiàn)能夠成倍地提高通信系統(tǒng)的容量，有效地抑制復(fù)雜電磁環(huán)境下的各種干擾，并且還能與各種通信系統(tǒng)和其他多址方式兼容，從而以較小的代價(jià)獲取較大的性能提高。目前，國(guó)內(nèi)外有許多大學(xué)和公司致力于智能天線(xiàn)的研究。歐洲電信委員會(huì)(ETSI)明確提出智能天線(xiàn)是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)之一，并制定了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。

二、智能天線(xiàn)的基本概念

智能天線(xiàn)綜合了自適應(yīng)天線(xiàn)和陣列天線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，以自適應(yīng)信號(hào)處理算法為基礎(chǔ)，并引入了人工智能的處理方法。智能天線(xiàn)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的單元，它已成為一個(gè)具有智能的系統(tǒng)。其具體定義為:智能天線(xiàn)以天線(xiàn)陣列為基礎(chǔ)，在取得電磁信息之后，使用人工智能的方法進(jìn)行處理，對(duì)電磁環(huán)境做出分析、判斷，并自動(dòng)調(diào)整本身的工作狀態(tài)使之達(dá)到最佳。依據(jù)天線(xiàn)的智能化程度可將天線(xiàn)分成可變波束天線(xiàn)、動(dòng)態(tài)相控陣列和自適應(yīng)陣列3類(lèi)?？勺儾ㄊ炀€(xiàn)依據(jù)接收功率最大原則，在幾個(gè)預(yù)設(shè)陣列波束中進(jìn)行切換；動(dòng)態(tài)相控陣列使用測(cè)向算法，能夠連續(xù)追蹤用戶(hù)的方向而改變天線(xiàn)的波束，使接收功率達(dá)到最大；自適應(yīng)陣列既對(duì)用戶(hù)進(jìn)行測(cè)向，又對(duì)各種干擾源進(jìn)行測(cè)向，在形成波束時(shí)，不僅使接收功率最大，而且使噪聲降到最低，從而使接收信噪比最高。

關(guān)鍵詞：智能天線(xiàn)碼分多址自適應(yīng)陣列移動(dòng)通信系統(tǒng)容量

摘要：近年發(fā)展起來(lái)的CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)相對(duì)于FDMA、TDMA系統(tǒng)具有較大的容量，但由于多徑干擾、多址干擾的存在，其容量?jī)?yōu)勢(shì)并沒(méi)有得到充分的發(fā)揮，如果在基站上采用智能天線(xiàn)可以降低這些干擾的影響，提高系統(tǒng)的性能。本文通過(guò)對(duì)智能天線(xiàn)的認(rèn)識(shí)、優(yōu)勢(shì)的闡述，從而引發(fā)智能天線(xiàn)在現(xiàn)代移動(dòng)通信中的重要性。

一、引言

我們知道，天線(xiàn)有很多種，但大體上可分為三大類(lèi):“線(xiàn)天線(xiàn)”、“面天線(xiàn)”及“陣列天線(xiàn)”。陣列天線(xiàn)最初用于雷達(dá)、聲納以及軍事通信中，完成空間濾波和參數(shù)估計(jì)兩大任務(wù)。當(dāng)陣列天線(xiàn)應(yīng)用到移動(dòng)通信領(lǐng)域時(shí)，通信工程師喜歡用“智能天線(xiàn)”來(lái)稱(chēng)謂之。智能天線(xiàn)根據(jù)方向圖形成(或稱(chēng)為波束形成)的方式又可分為兩類(lèi):第一類(lèi)，采用固定形狀方向圖的智能天線(xiàn)，且不需要參考信號(hào);第二類(lèi)，采用自適應(yīng)算法形成方向圖的智能天線(xiàn)，需要參考信號(hào)。

本文在以下提到的智能天線(xiàn)都是指第二類(lèi)，即(自適應(yīng))智能天線(xiàn)，這也是目前智能天線(xiàn)研究的主流。

二、智能天線(xiàn)的技術(shù)現(xiàn)狀

摘要：介紹了智能天線(xiàn)的起源、發(fā)展以及天線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究概況；提出了一個(gè)智能天線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方案。該方案基于新一代數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C6701，采用高速A/D、D/A以及零中頻I/Q調(diào)制解調(diào)技術(shù)，工作于2.4GHz，采用八元天線(xiàn)陣列。該平臺(tái)用于移動(dòng)通信中智能天線(xiàn)算法、空時(shí)編碼、MIMO技術(shù)和軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的研究。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信智能天線(xiàn)DSP軟件無(wú)線(xiàn)電

1智能天線(xiàn)技術(shù)的起源與發(fā)展

智能天線(xiàn)的概念是二十世紀(jì)80年代末到90年代初提出的。廣義的智能天線(xiàn)可以理解為能夠收集、處理信息并利用已獲得的知識(shí)自動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)以適應(yīng)不同情況的天線(xiàn)。目前大家討論的智能天線(xiàn)系統(tǒng)都與移動(dòng)，特點(diǎn)是蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)緊相連，一般指由多個(gè)天線(xiàn)單元組成的天線(xiàn)陣列系統(tǒng)。它可以利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的多個(gè)不同的用戶(hù)產(chǎn)生多個(gè)不販空間波束。每個(gè)波速的最大方向自動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)各自用戶(hù)的方法，而把零接收方向?qū)?zhǔn)干擾方向，從而提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能。

近年來(lái)大量的研究表明，智能天線(xiàn)可以在以下方面提高未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能：（1）擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域；（2）提高系統(tǒng)容量；（3）提高頻譜利用率；（4）減少信號(hào)間干擾（如同信道干擾、多址干擾和多徑干擾等）；（5）降低基站發(fā)射功率，減少電磁環(huán)境污染。

智能天線(xiàn)最初以自適應(yīng)天線(xiàn)的形式廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納及軍事通信領(lǐng)域。由于價(jià)值等因素一直未能普及到其他通信領(lǐng)域。近二十年來(lái)，移動(dòng)通信事業(yè)飛展，移動(dòng)礁用戶(hù)呈爆炸性增長(zhǎng)，通信資源匱乏日益嚴(yán)重，通信容量不足、通信質(zhì)量下降等成亟待解決的問(wèn)題。如何消除同信道干擾、多十干擾與多徑衰落的影響成為提高無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)性能考慮的主要因素。自二十世界80年代開(kāi)始，即第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)開(kāi)始，人們便開(kāi)始探討利用自適應(yīng)天線(xiàn)消除同信道干擾和多徑衰落的影響、獲得多分集增益。到二十世紀(jì)90年代初，這一思想發(fā)展為智能天線(xiàn)的概念；二十世紀(jì)90年代末，隨著軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的發(fā)展，人們進(jìn)一步提出了軟件天線(xiàn)的概念。近年來(lái)，由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理芯片處理能力不斷提高，使利用數(shù)字技術(shù)在基帶進(jìn)行波束成形成為可能，由此代替了以往在射頻段利用模擬電路進(jìn)行波束成形的方法，而且天線(xiàn)系統(tǒng)更加可靠和靈活。由于數(shù)字信號(hào)處理芯片的價(jià)格和性能已為現(xiàn)代通信系統(tǒng)所接受，智能天線(xiàn)技術(shù)的研究開(kāi)始從軍事領(lǐng)域向民用移動(dòng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，智能天線(xiàn)技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用研究迅速發(fā)展并顯示出了巨大的潛力。

1智能天線(xiàn)的技術(shù)現(xiàn)狀

在分析研究智能天線(xiàn)技術(shù)理論的同時(shí),國(guó)內(nèi)外一些大學(xué)、公司和研究所分別建立了試驗(yàn)平臺(tái),用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)驗(yàn)證理論研究的成果,得出相應(yīng)的結(jié)論。

(1)在美國(guó)

在智能天線(xiàn)技術(shù)方面,美國(guó)較其它國(guó)家要成熟的多,并已開(kāi)始投入實(shí)用。美國(guó)ArrayComm公司將智能天線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)本地環(huán)路(WLL)系統(tǒng)。ArrayComm方案采用可變陣元配置,有12陣元、8陣元環(huán)形自適應(yīng)陣列可供不同環(huán)境選用,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明在PHS基站采用該技術(shù)可以使系統(tǒng)容量提高4倍。

(2)在歐洲

歐洲通信委員會(huì)(CEC)在RACE(ResearchintoAdvancedCommunicationinEurope)計(jì)劃中實(shí)施了第一階段智能天線(xiàn)技術(shù)研究,稱(chēng)為T(mén)SUNAMI(TheTechnologyinSmartAntennasforUniver-salAdvancedMobileInfrastructure),由德國(guó)、英國(guó)、丹麥和西班牙合作完成。該項(xiàng)目是在DECT基站上構(gòu)造智能天線(xiàn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?于1995年初開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),天線(xiàn)陣列由8個(gè)陣元組成,射頻工作頻率為1.89GHz,陣元間距可調(diào),陣元分布有直線(xiàn)型、圓環(huán)型和平面型三種形式。試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀脭?shù)字波束成形的方法實(shí)現(xiàn)智能天線(xiàn),采用ERA技術(shù)有限公司的專(zhuān)用ASIC芯片BDF1108完成波束形成,使用TMS320C40芯片作為中央控制。

1智能天線(xiàn)技術(shù)的起源與發(fā)展

智能天線(xiàn)的概念是二十世紀(jì)80年代末到90年代初提出的。廣義的智能天線(xiàn)可以理解為能夠收集、處理信息并利用已獲得的知識(shí)自動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)以適應(yīng)不同情況的天線(xiàn)。目前大家討論的智能天線(xiàn)系統(tǒng)都與移動(dòng)，特點(diǎn)是蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)緊相連，一般指由多個(gè)天線(xiàn)單元組成的天線(xiàn)陣列系統(tǒng)。它可以利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的多個(gè)不同的用戶(hù)產(chǎn)生多個(gè)不販空間波束。每個(gè)波速的最大方向自動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)各自用戶(hù)的方法，而把零接收方向?qū)?zhǔn)干擾方向，從而提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能。

近年來(lái)大量的研究表明，智能天線(xiàn)可以在以下方面提高未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能：（1）擴(kuò)大系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域；（2）提高系統(tǒng)容量；（3）提高頻譜利用率；（4）減少信號(hào)間干擾（如同信道干擾、多址干擾和多徑干擾等）；（5）降低基站發(fā)射功率，減少電磁環(huán)境污染。

智能天線(xiàn)最初以自適應(yīng)天線(xiàn)的形式廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納及軍事通信領(lǐng)域。由于價(jià)值等因素一直未能普及到其他通信領(lǐng)域。近二十年來(lái)，移動(dòng)通信事業(yè)飛展，移動(dòng)礁用戶(hù)呈爆炸性增長(zhǎng)，通信資源匱乏日益嚴(yán)重，通信容量不足、通信質(zhì)量下降等成亟待解決的問(wèn)題。如何消除同信道干擾、多十干擾與多徑衰落的影響成為提高無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)性能考慮的主要因素。自二十世界80年代開(kāi)始，即第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)開(kāi)始，人們便開(kāi)始探討利用自適應(yīng)天線(xiàn)消除同信道干擾和多徑衰落的影響、獲得多分集增益。到二十世紀(jì)90年代初，這一思想發(fā)展為智能天線(xiàn)的概念；二十世紀(jì)90年代末，隨著軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的發(fā)展，人們進(jìn)一步提出了軟件天線(xiàn)的概念。近年來(lái)，由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理芯片處理能力不斷提高，使利用數(shù)字技術(shù)在基帶進(jìn)行波束成形成為可能，由此代替了以往在射頻段利用模擬電路進(jìn)行波束成形的方法，而且天線(xiàn)系統(tǒng)更加可靠和靈活。由于數(shù)字信號(hào)處理芯片的價(jià)格和性能已為現(xiàn)代通信系統(tǒng)所接受，智能天線(xiàn)技術(shù)的研究開(kāi)始從軍事領(lǐng)域向民用移動(dòng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，智能天線(xiàn)技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用研究迅速發(fā)展并顯示出了巨大的潛力。

圖1

2智能天線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究概況

通信系統(tǒng)是智能配電網(wǎng)的硬件基礎(chǔ)和核心技術(shù)，無(wú)線(xiàn)通信是通信系統(tǒng)重要的一環(huán)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端的信息傳輸和快速處理。在設(shè)備發(fā)射功率一定的情況下，無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)將直接影響到無(wú)線(xiàn)通信的可靠性及穩(wěn)定性，本文對(duì)無(wú)線(xiàn)通信天線(xiàn)技術(shù)展開(kāi)討論，并就無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)的選擇給出具體意見(jiàn)。

1智能配網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)具有建設(shè)成本低、施工難度小、擴(kuò)展靈活的特點(diǎn)，相對(duì)于有線(xiàn)通信來(lái)說(shuō)有巨大的優(yōu)勢(shì)。隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)快速發(fā)展，以GPRS/CDMA、3G、4G為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為智能配電網(wǎng)中主要應(yīng)用的通信技術(shù)，能夠滿(mǎn)足配網(wǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)在響應(yīng)時(shí)間、傳輸速率、雙向通信等方面的技術(shù)要求，隨著5G網(wǎng)絡(luò)的誕生，相信無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將在智能配電網(wǎng)中會(huì)發(fā)揮更大的作用。

2智能配網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信的天線(xiàn)技術(shù)

天線(xiàn)技術(shù)是一門(mén)屬于無(wú)線(xiàn)傳輸范疇的技術(shù)含量極高且內(nèi)容復(fù)雜的學(xué)科，是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的重要組成部分。在智能配電網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備中，比較常見(jiàn)的是全向天線(xiàn)，如圖1所示，即在水平方向表現(xiàn)為水平方向上360°都均勻輻射，也就是平常所說(shuō)的無(wú)方向性。另外，也會(huì)見(jiàn)到少量定向天線(xiàn)，如圖2所示，即在某一個(gè)或某幾個(gè)特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為0或極小的一種天線(xiàn)。圖1全向天線(xiàn)圖2定向天線(xiàn)表征天線(xiàn)性能的參數(shù)非常多，下面僅對(duì)天線(xiàn)的諧振頻率、增益、帶寬、阻抗、方向圖等重要參數(shù)進(jìn)行探討，這些參數(shù)對(duì)智能配電網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信天線(xiàn)的選擇關(guān)系較大。2.1天線(xiàn)的諧振頻率。GPRS/CDMA、3G、4G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都有固定的工作頻率，如2G基站：GSM頻率為900/1800MHz，3G基站：WCDMA頻率為2100MHz；TD-SCDMA頻率為1880～1920、2010～2025、2320～2370MHz；天線(xiàn)為更好地接收和發(fā)射信號(hào)，在設(shè)計(jì)上其諧振頻率應(yīng)與工作頻率相近。圖1全向天線(xiàn)的螺桿直徑、長(zhǎng)度、螺距的數(shù)據(jù)決定了天線(xiàn)的諧振頻率。工作中應(yīng)當(dāng)保證全向天線(xiàn)的螺桿部分不受力彎曲，防止天線(xiàn)的諧振頻率發(fā)生變化。2.2天線(xiàn)的增益。天線(xiàn)的增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線(xiàn)與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生信號(hào)的功率密度之比，單位為dBi。通常，天線(xiàn)增益均指最大輻射方向的增益。天線(xiàn)是無(wú)源器件，它本身不能產(chǎn)生能量，只能將能量有效集中向某特定的方向輻射或接收電磁波。天線(xiàn)的增益值可以在輻射方向圖上查看。天線(xiàn)的增益選擇并不是越高越好，因?yàn)樵谳椛浞较驁D上表現(xiàn)為增益越高波束的寬度越窄，如圖3所示。也可以這樣理解，增益小的全向天線(xiàn)其波束更像一個(gè)正常的蘋(píng)果，增益大的全向天線(xiàn)就像把蘋(píng)果拍扁的形狀。在基站信號(hào)不好的地區(qū)，天線(xiàn)增益小會(huì)無(wú)法收到基站信號(hào)；增益選擇過(guò)大，天線(xiàn)與基站的信號(hào)交換也不會(huì)好，所以天線(xiàn)的增益大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。2.3天線(xiàn)的帶寬。天線(xiàn)是有一定帶寬的，這意味著雖然諧振頻率是一個(gè)頻率點(diǎn)，但是在這個(gè)頻率點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)，天線(xiàn)的性能都差不多，這個(gè)范圍就是帶寬。天線(xiàn)的帶寬和天線(xiàn)的型式、結(jié)構(gòu)、材料都有關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，振子所用管線(xiàn)越粗，帶寬越寬。天線(xiàn)增益越高，帶寬越窄，通常全向天線(xiàn)的帶寬要好于定向天線(xiàn)的帶寬。在選擇天線(xiàn)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇用料更扎實(shí)、做工更好的天線(xiàn)。2.4天線(xiàn)的阻抗。一個(gè)諧振回路當(dāng)然有其阻抗，對(duì)阻抗的要求就是匹配：和天線(xiàn)相連的電路必須有與天線(xiàn)一樣的阻抗。在實(shí)際工作中，不能隨意換用阻抗不匹配的饋線(xiàn)，饋線(xiàn)的連接也不可隨意連接，應(yīng)該用專(zhuān)用的端子進(jìn)行連接，如圖4所示。2.5天線(xiàn)的方向圖。天線(xiàn)方向圖描述了天線(xiàn)在各個(gè)方向的輻射特性，包括輻射場(chǎng)在每個(gè)方向的強(qiáng)度、特點(diǎn)等。一個(gè)天線(xiàn)可以看成是由很多個(gè)小的輻射單元構(gòu)成的，每個(gè)輻射單元都向空間輻射電磁波。這些輻射單元輻射的電磁波在有的方向相互疊加，輻射場(chǎng)變強(qiáng)了；有的方向相互抵消，輻射場(chǎng)變?nèi)趿恕Ｒ虼?，普遍情況是天線(xiàn)在不同方向的輻射場(chǎng)強(qiáng)度都不同。如圖5所示，該天線(xiàn)在水平方向的輻射最強(qiáng)，在垂直方向的輻射非常小。

可以看出定向天線(xiàn)的信號(hào)輻射方向性非常強(qiáng)。圖6定向天線(xiàn)的方向圖在實(shí)際工作當(dāng)中，城市基站覆蓋較好的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇全向天線(xiàn)，在農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)，可以根據(jù)基站的位置選擇定向天線(xiàn)。不管選擇哪種類(lèi)型的天線(xiàn)，都要注意天線(xiàn)的安裝位置及天線(xiàn)的輻射方向角。

一、概述

天線(xiàn)是實(shí)現(xiàn)電磁波傳播的必備器件:信號(hào)發(fā)射端利用天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)電磁波輻射,信號(hào)接收端利用天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)電磁波感應(yīng)。因此,不論何種通信系統(tǒng),只要它采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式,就必須使用天線(xiàn),而不論該系統(tǒng)采用的工作頻率是多少,屬于何種頻段,也不論采用什么多址技術(shù)或者什么調(diào)制技術(shù)。

隨著通信的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)所用器件、部件的要求也越來(lái)越高。智能天線(xiàn)正是適應(yīng)通信發(fā)展而產(chǎn)生的新事物——在無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和移動(dòng)通信系統(tǒng)(不論在公眾通信網(wǎng)中,還是在專(zhuān)用通信網(wǎng)中)以及軍事通信等系統(tǒng)中,均有其重要應(yīng)用,并由此而帶來(lái)諸如抗干擾能力、頻率利用率等性能大幅度提高的一系列優(yōu)點(diǎn)。

盡管智能天線(xiàn)還是起著電磁波的輻射和感應(yīng)作用,但是,智能天線(xiàn)是一個(gè)嶄新的概念。

二、常規(guī)天線(xiàn)與智能天線(xiàn)

按照分類(lèi)方法不同,常規(guī)天線(xiàn)(下文稱(chēng)天線(xiàn))有眾多的分類(lèi)。例如,若按振子形狀分類(lèi),天線(xiàn)可分為線(xiàn)狀天線(xiàn)和面狀天線(xiàn):后者有拋物面天線(xiàn),卡什格侖賦形天線(xiàn)等(用于微波頻段);前者有布朗天線(xiàn)、J形天線(xiàn)、折合振子天線(xiàn)、八木天線(xiàn)、鞭狀天線(xiàn)、螺旋天線(xiàn)、菱形天線(xiàn)等(常用于特高頻、甚高頻、短波頻段)。若按方向性圖分類(lèi),天線(xiàn)又可分為無(wú)方向性天線(xiàn)(即全向性天線(xiàn))和定向性天線(xiàn):前者如外露偶極子天線(xiàn)、共軸天線(xiàn)等,其特點(diǎn)是當(dāng)它們用于信號(hào)發(fā)射時(shí),不論收信用戶(hù)位于何處,發(fā)射能量通過(guò)天線(xiàn)能作3600均勻分布;諸如角反射天線(xiàn)、角形反射器天線(xiàn)等則屬于定向性天線(xiàn)。此類(lèi)天線(xiàn)在一定方向上形成信號(hào)的發(fā)射或接收,能量的有效性較高。若按材料分,又有金屬天線(xiàn)和介質(zhì)天線(xiàn)之分。若按電場(chǎng)強(qiáng)度方向分類(lèi),天線(xiàn)又有垂直極化、水平極化等之分。當(dāng)然,天線(xiàn)還有其它的分類(lèi)方法,我們不一一例舉。但無(wú)論怎么說(shuō),通信天線(xiàn)的構(gòu)成比較簡(jiǎn)單,即使將用于與發(fā)射機(jī)、接收機(jī)相連的饋線(xiàn)算入,構(gòu)成“天饋線(xiàn)系統(tǒng)”,但是,它依然是一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)。

1智能天線(xiàn)的基本概念及組成

1.1基本概念及工作原理

在移動(dòng)通信中,智能天線(xiàn)是天線(xiàn)陣在感知和判斷自身所處電磁環(huán)境的基礎(chǔ)上,依據(jù)一定的準(zhǔn)則,自動(dòng)地形成多個(gè)高增益的動(dòng)態(tài)窄波束,以跟蹤移動(dòng)用戶(hù),同時(shí)抑制波束以外的各種干擾和噪聲,從而處于最佳工作狀態(tài)。智能天線(xiàn)吸取了自適應(yīng)天線(xiàn)的抗干擾原理,依靠陣列信號(hào)處理和數(shù)字波束形成技術(shù)發(fā)展起來(lái)。由于天線(xiàn)有發(fā)射和接收兩種狀態(tài),所以智能天線(xiàn)包含智能化發(fā)射和智能化接收兩個(gè)部分,它們的工作原理基本相同。圖1所示的是處于接收狀態(tài)的智能天線(xiàn)結(jié)構(gòu)圖?，F(xiàn)以發(fā)射狀態(tài)的智能天線(xiàn)為例,說(shuō)明波束的形成。將M維信號(hào)矢量S(t)=(s1(t),s2(t),...sM(t))T與一個(gè)N×M階加權(quán)矩陣W相乘,得到一個(gè)N維的陣信號(hào)矢量X(t)=W×S(t)。其中,X(t)=(x1(t),x2(t),x3(t),…xN(t))T,在遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為:

顯然,Σnwnmfn(θ)表示單路信號(hào)sm(t)的輻射方向圖。一旦天線(xiàn)陣確定下來(lái)后,它的方向性函數(shù)fn(θ)也隨之確定,于是只要通過(guò)改變wnm就可形成所需要的輻射方向圖。

1.2組成及關(guān)鍵技術(shù)

(1)射頻部分

摘要:通信行業(yè)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的支柱行業(yè),其發(fā)展需要擁有長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光。隨著我國(guó)通信技術(shù)的不斷發(fā)展,目前4G通信技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)通信行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,其不僅大大提高了信息傳播的速度,同時(shí),也占據(jù)了技術(shù)的制高點(diǎn),為客戶(hù)提供更好的通信服務(wù)。

關(guān)鍵詞:4G；通信工程；技術(shù)要點(diǎn)

1探究4G通信工程技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.1速度快

從我國(guó)4G通信技術(shù)發(fā)展的歷史來(lái)看,我國(guó)通信技術(shù)最大的變化就是通信速度在不斷的提高,這不僅為我國(guó)通信服務(wù)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),同時(shí)提高了客戶(hù)的通信速度。語(yǔ)音系統(tǒng)是通信行業(yè)第一代的通信技術(shù)的產(chǎn)物,無(wú)法實(shí)現(xiàn)上網(wǎng);而第二代的通信技術(shù)傳輸速率不高,大概只有10kb/s,雖然在第三代通信技術(shù)中傳輸?shù)乃俾视兴岣?但也只有2Mb/s,與4G通信技術(shù)的最高速率100Mb/s相比,顯得尤為不足。因此4G通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用其中最大的特點(diǎn)在于提高了通信速度。

1.2具有較高的智能性