TD智能天线趋势

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目前应用于现网的TD-SCDMA智能天线已有单极化智能天线、双极化智能天线、AEF超宽频双极化智能天线、AF/AE二合一智能天线等,随着TD- SCDMA系统技术及应用的不断发展和完善,未来智能天线将朝着电调化、一体化、小型化的方向发展和迈进。在4G中,还可考虑将智能天线技术和MIMO技术相结合,使得通信终端能在更高的移动速度下实现可靠传输,进一步提高通信系统的性能。

趋势一:与MIMO技术相结合

MIMO技术是4G中的一项关键技术,可以大大增加无线通信系统的容量,并有效改善无线通信系统的性能,非常适合未来移动通信系统中对高速率业务的要求。

智能天线和MIMO都属于多天线系统中的技术,两者既有共性又有显著区别:智能天线是仅在无线链路的一端采用阵列天线捕获与合并信号的处理技术;而MIMO 是在无线链路两端都使用多元天线阵列,将发送分集和接收分集结合起来的技术。智能天线的原理是利用到达天线阵的信号之间完全相关性形成天线方向图,利用信号的相位关系克服多径干扰,实现信号的定向发送和接收;而在MIMO中天线收发信号是全方位的,并且到达天线阵的信号必须相互独立,用多个天线接收信号来克服信号到达接收机的空间深衰落,增加分集增益。

智能天线技术可以形成能量集中的波束,增强有用信号并降低干扰,而MIMO技术可以充分利用多径信息来提高系统容量。如果将两者结合起来,充分利用两种技术带来的增益,将给系统性能和容量带来极大的提升。因此,充分结合MIMO技术和智能天线技术的优点,进一步开发空域资源,使得通信终端能在更高的移动速度下实现可靠传输,则成为智能天线未来发展的必然趋势之一。

趋势二:一体化智能天线

目前,现网使用的双极化智能天线都需要通过9条上跳线额外连接RRU设备,其中8条连接天线射频通道,1条是智能天线校准线。这种智能天线和RRU分体通过电缆连接的方式有着一些不可避免的缺点,如:9条上跳线均需要做好接头防水处理,电大量防水接头施工给工程带来极大的不便,使得安装困难的同时还降低了设备的稳定性;天线和RRU设备之间的线缆连接也使得基站室外美观性大大降低,站点选择及协调困难,周围居民抵触情绪较高;分别安装RRU和天线,耗费工时,安装复杂;8个天线端口需要有很好的幅度和相位一致性,以便在智能天线的方向图合成中以及校准中获得准确的结果。在实际应用中,9根上跳线的幅相一致性以及长期户外应用中的稳定性和可靠性都将难以保证等。

一体化智能天线是将天线与RRU整合为一体的智能天线,此类天线是在普通双极化天线的基础上,外部结构做相应调整完成的,在电气性能,电性能测试等方面,与普通双极化天线一致。

考虑到室外F、E频段的引入,一体化智能天线必将登上TD-SCDMA网络建设的舞台,成为智能天线发展的重要趋势之一。

趋势三:电调智能天线

目前,现网采用的智能天线均采用预置下倾和机械下倾相结合的方式来调整天线的下倾角。虽然这种方式也能满足覆盖要求,但在工程应用中也暴露了一些机械调下倾角无法克服的缺点,如:调整下倾角困难,在网络优化的工程中,需要耗费大量的人力资源,调节效率低;由于采用机械下倾,站点在进行隐蔽工程时,隐蔽外罩需要预留较大的下倾角调节空间,造成隐蔽工程体积庞大;在大角度下倾时水平面覆盖产生畸变,且伴随交叉极化和主极化特性变差、水平面前后比与无下倾时趋势不一致等。

正是由于常规智能天线存在这些不可克服的缺点,电调智能天线的开发与应用将必然成为未来TD-SCDMA智能天线发展的重要趋势之一。电调智能天线有以下优点:

可实现波束下倾角的连续动态调整,网络优化动态实时调整时不需要闭站,可以及时平衡覆盖、容量、干扰等多方面的矛盾;

在结构上垂直安装,无需考虑下倾预留空间,安装件简单可靠,且便于美化;

监控数据库保存各站址天线波束的调整数据和历史数据,便于结合远程监控分析和优化网络覆盖。

趋势四:介质智能天线

对于基站天线来说,小型化天线有着不可比拟的优势:不仅可以降低机械承载,方便天线的安装,而且可以节省宝贵的天面资源,为多系统的天线共站提供了更加便利的条件,此外,也非常有利于天线美化和隐蔽工程。虽然目前的双极化智能天线尺寸已比最初的智能天线尺寸减少了一半左右,但还不能称之为小型化天线,小尺寸智能天线的研发和应用仍是智能天线未来的发展方向之一。

由于电磁波在不同的介质传播特性有所不同,介质的存在就会影响电磁波的传播,利用这个特性,采用低损耗高频介质作为填充材料,结合适当的天线结构,在选择适当形状、介电常数以及馈电方式的情况下,介质谐振器可以作为天线来使用。介质天线的一大优点就是在不改变天线性能的情况下,可以将天线的尺寸大幅度降低。

介质智能天线就是将介质天线和智能天线相结合而制造出来的几何尺寸较小的智能天线。TD-SCDMA系统使用的智能天线是由多个天线单元组成的天线阵,介质材料的使用不仅可以减小单个天线单元的尺寸,还可以减小天线单元之间的间距,从而减小智能天线整体尺寸。小型化的介质智能天线不仅减小了天线尺寸,同时还降低了成本,便于实际工程安装,对环境的影响减小,有很强的实际可操作性。

近些年来,在微波系统小型化的推动下发展起来的介质微波器件,已在无线领域得到了广泛的应用,与此同时,普通型介质天线特别是微带介质天线的应用也有了长足的发展。介质天线的应用技术成熟可靠,也为未来介质智能天线的推出起到很好的作用。

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