智能终端天线的研究进展

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1、智能终端天线的研究进展摘要：智能天线是在自适应滤波和阵列信号处理技术的基础上发展起來的，是通信系统中能通过调整接收或发射特性來增强天线性能的一种天线。它利用信号传输的空间特性，从空间位置及入射角度上区分所需信号与干扰信号，从而控制天线阵的方向图，达到增强所需信号、抑制干扰信号的目的;同时它还能根据所需信号和干扰信号位置及入射角度的变化，自动调整天线阵的方向图，实现智能跟踪环境变化和用户移动的目的，达到最佳收发信号，实现动态“空间滤波”的效果。采用智能天线的目的主要有以下3点：(1)通过提供最佳增益来增强接收信

2、号。(2)通过控制天线零点来抑制干扰。(3)利用空间信息增大信道容量。关键词：智能天线空间滤波1.引言最早的智能天线是出现在20世纪50年代的旁瓣对消天线，这种天线包含一个用于接收有用信号的高增益天线和一个或几个用于抑制旁瓣的低增益、宽波束天线。将几个这样的环路组合成阵列天线，就构成白适应天线。随着阵列信号处理技术的发展，与智能天线有关的术语也越来越多,如智能天线(intelligentantenna)>相控阵(phasedarrays)>空分多址(SDMA)>空间处理(spatialprocessing)^

3、数字波束形成(digitalbeamforming)、自适应天线系统(adaptiveantennasystem)等，反映了智能天线系统技术的多个不同的方面。但总的来说，智能天线主要包含两类：开关波束系统和自适应阵列系统。两者中，只有自适应阵列系统能够在为有用信号提供最佳增益的同时，识别、跟踪和最小化干扰信号。早期智能天线的研究主要集中在军事领域，尤其是雷达领域，冃的是在复杂的电磁环境中有效地识别和跟踪目标。随后，智能天线在信道扩容和提髙通信质量等方烦具备的独特优势吸引了众多的专家学者，日本、欧洲和美国的许多

4、研究机构都相继开展了针对智能天线的众多研究计划，这也为智能天线的迅速发展奠定了基础。2•智能天线的组成及工作原理天线主要由高频处理部分、中频处理部分、波朿形成部分组成。天线接收的信号经过高频/中频处理放大，以满足A/D变换的要求，然后进入专用数字处理器即数字调谐器，变换为窄带信道的零屮频复包络信号，此信号经过数字波束形成器处理，计算出所需信号和干扰信号的到达时间(TOA)、角度，完成信号合成。发送信号可根据接收信号得到的参数，进行相反的处理。由于天线冇发射和接收两种工作状态，所以智能天线包括智能发射和智能接收

5、两部分，它们的工作原理基本相同。智能接受时，自适应天线阵能在干扰方向未知的情况下对阵列中各个阵元的信号输入进行自适应的加权调整，使阵列天线方向图的零点对准干扰方向调零，以减小甚至抵消干扰信号，从而达到从混合的接收信号中解调出期望得到的信号的目的。即使在干扰和信号同频率的情况下，也能成功地抑制干扰。如天线的阵元数增加，还可增加零点数来抑制不同方向上的几个干扰源，实际效果可达25dB~30dB以上。智能天线以多个高增益的动态窄波束分别跟踪多个移动目标，同时抑制来自窄波束以外的干扰和噪声，使系统处于最佳状态。智能发

6、射时，根据从接收信号中获取的UE信号方位图，自适应地调整每个辐射阵元输出的幅度和相位，使得他们的输出在空间叠加，产生指向UE的赋形波束。3.智能天线的分类智能天线是通过反馈控制口动调整口身天线波束的口适应天线，主耍用途是自适应抗干扰，是其它抗干扰方法不能取代的有效的空域抗干扰措施。只要干扰与有用信号来向有所不同，自适应天线系统就能有效地发挥作用。按实现形式智能天线可分为3类。1）自适应调零智能天线它是以自适应天线技术为基础，采用口适应算法形成方向图。口适应调零智能天线的基本原理就是根据天线的输入、输出特性，按

7、一定的算法准则自动地调节天线阵元的幅度和相位加权，在干扰方向上形成零陷，而在信号入射方向上增益最大，从而大幅度降低干扰电平，提高系统的信噪比。从空间响应看，其自适应天线阵列是一个空间滤波器，在通信中天线的物理位置不作改变,但信号检测与处理系统却可以判断出干扰与信号的来向，白适应地改变天线的方向图，并将零陷方向对准干扰，主瓣对准要接收的信号。但因系统方向图主瓣宽度是由天线阵列口径决定的，所以自适应智能天线对处于主瓣区域内干扰的抑制能力是很有限的。2）等旁瓣针状波束智能天线它也是以自适应天线技术为基础，但与自适应

8、智能天线不同之处在于它的天线方向图是等旁瓣方向图，且方向图的加权值是预先计算好的。系统工作时，首先通过测向确定信号的到达方向(DOA),选取合适的加权，然后将等旁瓣方向图的主瓣指向冃标方向，从而提高接收信噪比。这类智能天线对处于非主瓣区域的干扰，可以通过低的等旁瓣电平来确保抑制,但对处于主瓣区域内的干扰，采用此类智能天线将无法抑制，不及自适应智能天线。但等旁瓣智能天线无需迭代，而且响应速度快。3)数