TD-LTE智能天线性能分析和应用研究-论文.pdf

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1、New新A应p用plicationTD—LTE智能天线性能分析和应用研究口王浩年符新周巍姜文博辽宁邮电规划设计院有限公司【摘要】智能天线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。TD—SCDMA最大的优势是把相控阵雷达天线的原理搬到蜂窝移动通信的智能天线上来，过去2G、3G天线大多采用单频道的天线，本文研究的LTE只能天线是一种多阵列、紧凑型、双极化的天线，因此，充分利用多阵列的特点就可以打造更好的网络。一个蜂窝电话有三个扇

2、区，一个扇区覆盖120度，两个扇区之间重叠是弱信号区，要改善这一区域是非常困难的，作为2G或3G天线，不同的场合要用不同度数的天线，更换起来非常麻烦，但是智能天线则不同，它仅有一个天线，在不同的环境、不同的场景中，我们可以通过基站的软件设置、电场设置就可以改变。【关键词】智能天线多阵列双极化扇区一、概述量集中照射在某个方向的能力。增益与天线的口径面积成正随着技术的发展，智能天线在TD—LTE系统中的应用得比，与工作波长的平方成反比。在工作频率一定的情况下，到了越来越多的关注⋯。智能天线的性能和其他关键技术的天线的口径尺

3、寸越大，天线的增益越高；同样，在口径尺寸结合、兼容性以及带来的问题等都成为研究热点。智能天线一定时，工作频率越高，天线增益越高。采用空分多址方式进行空间信号处理技术，利用在信号传播天线的极化方向定义为电场矢量的方向。如果电场矢量沿方向上的差别，将同频率、同时隙的用户区分开来，它的基直线往返运动，就是线极化，线极化又分为水平线极化和垂直础是用户信号的空间特征。将其和其他多址技术结合，可以线极化。如果电场矢量的长度恒定而绕圆圈旋转，就是圆极化。最大限度地利用有限的频谱资源。另外在移动通信中，由于如果波朝观察者方向行进且顺时

4、针旋转，则为左旋圆极化；如复杂的地形、建筑物结构对电波传播的影响，大量用户间的果是逆时针旋转，则为右旋圆极化。椭圆极化可以看成不完全相互影响，产生时延扩散、衰落、多径、同信道干扰等，使的圆极化，其电场矢量的运行轨迹是椭圆。根据互易定理，天通信质量受到严重的影响。线的发射和接收必须极化匹配。极化的纯度也是天线设计过程天线波束下倾是解决上述问题的主要方式，通过改变中必须考虑的，例如水平极化天线也会在某些方向产生少量与天线垂直方向图主瓣的指向，使其主瓣指向覆盖小区，零点之正交的垂直极化，在此我们将所需要的水平极化称之为主极或

5、者副瓣对准受其干扰的同频小区，这样既改善了小区覆盖化，不希望的垂直极化称之为交叉极化。交叉极化会引起杂波、范围内的信号强度，又减小了对其他同频小区的干扰，提高干扰等问题，需要在设计过程中进行控制。了系统的频率复用能力，增加了系统的容量】。智能天线的2．2阵列天线电调化使得无需机械调节即能达到直接波束下倾的效果，并阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列使天线下倾角调节不仅可以在通信塔现场进行，也可以选择并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。组成阵列的在机房中通过网络远程完成]。因此，电调智能天线使TD—可以

6、是线元、口径面元、微带贴片等各种形式的辐射单元。LTE网络优化工作更加快捷和便利。阵列规模可以是几个甚至几十万个辐射单元。人们可以通过二、相控阵天线理论选择和优化辐射单元的结构形状、排列方式和馈电幅相得到2．1天线概论单个天线难以提供的优异辖射特性。阵列天线是相控阵天线天线的作用是将馈线(电缆、波导等)中的导波场转换的基础J。成空间辐射场，并接收目标反射的空间回波，将回波能量转图2．1给出两个间距为s，等幅同相激励的各向同性单元。换成导波场，由馈线送人接收系统。评估天线性能的主要输入单位功率时，它们的电场矢量作为e的函

7、数在远区相加。参数包括天线辐射方向图、增益、极化、带宽、扫描等。其矢量和即是辐射方向图。天线方向图F(e，40)给出了天线远场功率密度随角度的变化。天线方向图根据主瓣形状分为全向波束、笔形波束、(o)：吉一(sin0+@si】⋯。、，扇形波束和赋形波束四大类。通信天线中圆阵天线所形成的式中，e是从法线方向算起的角度。按0=0。所给定的即为全向波束，面阵天线业务波束为笔形波束，广播波束为幅度将上式归一化和简化可得：扇形波束，俯仰面为上零点填充下副瓣抑制为赋形波束。R(0)=一(竹sin0’(2从天线辐射方向图我们可以得到

8、天线主瓣半功率波束宽度．2)HPBW、副瓣sLL、波束指向等体现天线性能的几项主要参数]。图2．2中II是作为的函数绘制而成的。若按的变化而绘天线增益G是天线最重要的参数，体现了天线将辐射能制，波瓣将会随II的增加而加宽。主瓣出现在sin=O处。其58Ne新wA应p用plication相控阵天线的快速扫描能力是促使相控阵雷达推广应