各种多天线技术模式的概念介绍

?多天线技术，是指在发送端或接收端都采用多根天线的无线通信技术，是近期发展较快的热点研究技术之一。采用多天线技术可获得功率增益、空间分集增益、空间复用增益、阵列增益和干扰抑制增益［1］，从而可以在不显着增加无线通信系统成本的同时，提高系统的覆盖范围、链路的稳定性和系统传输速率。多天线技术有不同的实现模式，如波束赋形［2］、循环延迟分集［3］，空间分集［4-6］、空间复用［7］，以及他们之间的结合。

1 多天线技术模式介绍

?每种多天线技术模式都各有其特点，下面将详细介绍他们的原理和特点。?

?（1）空间分集技术

?空间分集是在空间引入信号冗余以达到分集的目的。如图1中空间分集所示，发送端通过在两根天线的两个时刻发送正交的信息集合，从而获得分集增益。

?（2）空间复用技术

天线理论与设计基本概念

基本电振子(赫兹偶极子) 电基本振子是一段长度l远小于波长, 电流I等幅同相的直线电流元i(t)=I cosωt, 它是线天线的基本组成部分, 任意线天线均可看成是由一系列电基本振子构成的。立体角：定义：立体角是以圆锥体的顶点为球心，半径为1的球面被锥面所截得的面积来度量的，度量单位称为“立体弧度”。和平面角的定义类似。在平面上我们定义一段弧微分S与其矢量半径r的比值为其对应的圆心角记作dθ=ds/r；所以整个圆周对应的圆心角就是2π；与此类似，定义立体角为曲面上面积微元ds与其矢量半径的二次方的比值为此面微元对应的立体角记作dΩ=ds/r^2；由此可得，闭合球面的立体角都是4π。单位：steradian->sr=stereos+radian 球坐标系中计算：dΩ= ds /R2= ds=sin θ *d θ* dφ (sr) 辐射强度定义：给定方向上单位立体角辐射的功率。计算：物理意义：反应在给定方向上辐射的大小辐射功率：定义：辐射效率定义：天线的输入功率仅有一部分转换为辐射功率，其余被天线及其附近结构所吸收。辐射效率定义为天线的辐射功率与净输入功率之比。其中：为辐射电阻，为损耗电阻。场强方向图：定义：在固定距离r=r0的球面上，辐射电场强度随着角坐标的相对变化(函数)图形为场强方向图。方向图函数

作图二维平面图：○1极坐标图○2直角坐标图功率方向图：在固定距离r=r0的球面上，波印廷矢量的r分量随着角坐标的相对变化(函数关系)图形为功率方向图。方向图函数记为按方向图特征的天线分类各向同性天线：天线向各个方向均匀辐射。方向性天线：天线在某些方向的辐射比其他方向的辐射强得多全向天线：天线在某个平面内的辐射为无方向性，在其正交面具有方向性波瓣：半功率波瓣宽度：定义：从方向图的原点过辐射强度是最大值一半(对应场强是最大值的)的点的矢量所夹的角度。（3dB波瓣宽度）。E面和H面的半功率波瓣宽度分别用2θHPE 和2θHPH表示。第一零陷波瓣宽度：定义：从方向图的原点与主瓣的根部相切的矢量所夹的角度。用2θ0表示副瓣电平（SLL）：定义：副瓣峰值与主瓣最大值之比。

各种天线概念解析螺旋天线是一种具有螺旋形状的天线它由导电

各种天线概念解析是一种具有螺旋形状的天线。它由导电性能良好的金属螺旋线组成，通常用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地的金属网（或板）相连接。螺旋天线的辐射方向与螺旋线圆周长有关。当螺旋线的圆周长比一个波长小很多时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴；当螺旋线圆周长为一个波长的数量级时，最强辐射出现在螺旋旋轴方向上。全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。所谓机械天线，即指使用机械调整下倾角度的移动天线。所谓电调天线，即指使用电子调整下倾角度的移动天线。移动基站BTS用的一种收发天线.也就是收发到用户(手机)的天线。在各个方向上均匀辐射或接收电磁波的天线，称为不定向天线，如小型通信机用的鞭状天线等。

是由彼此成一角度的两条导线组成，形状象英文字母V的一种天线。其结构如图4所示，它的终端可以开路，也可以接有电阻，其电阻的大小等于天线的特性阻抗。V形天线具有单向性，最大发射方向在分角线方向的垂直平面内。它的缺点是效率低、占地面积大。介质天线是一根用低损耗高频介质材料（一般用聚苯乙烯）作成的圆棒，它的一端用同轴线或波导馈电。图15所示的天线是用同轴线馈电的棒状介质天线。图中1是介质棒；2是同轴线的内导体的延伸部分，形成一个振子，用以激发电磁波；3是同轴线；4是金属套筒。套筒的作用除夹住介质棒外，更主要的是反射电磁波，从而保证由同轴线的内导体激励电磁波，并向介质棒的自由端传播。介质天线的优点是体积小，方向性尖锐；缺点是介质有损耗，因而效率不高。在一块大的金属板上开一个或几个狭窄的槽，用同轴线或波导馈电，这样构成的天线叫做开槽天线，也称裂缝天线。为了得到单向辐射，金属板的后面制成空腔，开槽直接由波导馈电。开槽天线结构简单，没有凸出部分，因此特别适合在高速飞机上使用。它的缺点是调谐困难。由喇叭及装在喇叭口径上的透镜组成，故称为喇叭透镜天线。透镜的原理参见透镜天线，这种天线具有相当宽的工作频带，而且比抛物面天线具有更高的防护度，它在波道数较多的微波干线通信中用得很广泛。\ 待续我也来说两句查看全部评论相关评论

射频基本概念

射频基本概念概念辨析：dBm, dBi, dBd, dB, dBc, dBuV 1、 dBm dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。 [例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。 [例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为： 10lg（40W/1mw）=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。 2、dBi 和dBd dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2. 15。[例3] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为 18.15dBi（一般忽略小数位，为18dBi）。 [例4] 0dBd=2.15dBi。 [例5] GSM900天线增益可以为13dBd（15dBi），GSM1800天线增益可以为 15dBd（17dBi）。 3、dB dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率） [例6] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。 [例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。 [例8] 如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说，甲比乙大6 dB。[例9] 如果甲天线为12dBd，乙天线为14dBd，可以说甲比乙小2 dB。 4、dBc 有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB 替代。 5、dBuV

MIMO技术详解

MIMO技术详解 1．介绍随着无线通信系统的充分发展，语音业务已经不能够满足人们对高速数据业务的要求。提供网页浏览、多媒体数据传输以及其他类型的数据业务是发展无线通信系统和服务的一个重要目的。特别是，基于码分多址的第三代移动通信系统。虽然已经提出多种利用现有无线资源(诸如码道、时隙、频率等)提高数据传输速率的建议，但是其只不过是以语音容量换取数据容量的方法。随着MIMO的技术的出现，一种利用多个发射天线、多个接收天线进行高速数据传输的方法已经被提出，并成为未来无线通信技术发展的一种趋势。最早提出MIMO概念的是Telatar和Foschini，其中Foschini等人提出的BLAST结构是典型的利用MIMO技术进行空间多路复用的技术。已经证明，具有M个发射天线以及P 个接收天线的MIMO系统，在P≥M的情况下几乎可以使得信道容量提高到原来的M倍。传统的MIMO系统均是非扩频的系统，而第三代移动通信系统是基于CDMA技术的扩频系统。可以采用码复用(Code-Reuse)方式把MIMO技术与CDMA系统结合起来，从而有效地提高其高速下行分组接入(HSDPA)的总体数据速率。同样，TD-SCDMA系统也可以采用码复用的方式来应用MIMO技术，本文给出了一种TD-SCDMA系统的MIMO技术解决方案。这样，TD-SCDMA系统将既可以应用智能天线技术，也可以应用MIMO天线技术，本文将初步分析应用MIMO技术之后对智能天线技术的影响。 2．MIMO技术概述 MIMO技术大致可以分为两类：发射/接收分集和空间复用。传统的多天线被用来增加分集度从而克服信道衰落。具有相同信息的信号通过不同的路径被发送出去，在接收机端可以获得数据符号多个独立衰落的复制品，从而获得更高的接收可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用1根发射天线n根接收天线，发送信号通过n个不同的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n，平均误差概率可以减小到，单天线衰落信道的平均误差概率为。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。智能天线技术也是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效的提高天线增益，降低用户间的干扰。广义上来说，智能天线技术也可以算一种天线分集技术。分集技术主要用来对抗信道衰落。相反，MIMO信道中的衰落特性可以提供额外的信息来增加通信中的自由度(degrees of freedom)。从本质上来讲，如果每对发送接收天线之间的衰落是独立的，那么可以产生多个并行的子信道。如果在这些并行的子信道上传输不同的信息流，可以提供传输数据速率，这被成为空间复用。需要特别指出的是在高SNR 的情况下，传输速率是自由度受限的，此时对于m根发射天线n根接收天线，并且天线对之间是独立均匀分布的瑞利衰落的。根据子数据流与天线之间的对应关系，空间多路复用系统大致分为三种模式：D-BLAST、V-BLAST以及T-BLAST。 D-BLAST最先由贝尔实验室的Gerard J. Foschini提出。原始数据被分为若干子流，每个子流之间分别进行编码，但子流之间不共享信息比特，每一个子流与一根天线相对应，但是这种对应关系周期性改变，如图1.b所示，它的每一层在时间与空间上均呈对角线形状，称为D-BLAST(Diagonally- BLAST)。D-BLAST的好处是，使得所有层的数据可以通过不同的路径发送到接收机端，提高了链路的可靠性。其主要缺点是，由于符号在空间与时间上呈对角线形状，使得一部分空时单元被浪费，或者增加了传输数据的冗余。如图1.b所示，在数据发送开始时，有一部分空时单元未被填入符号(对应图中右下角空白部分)，为了保证D-BLAST的空时结构，在发送结束肯定也有一部分空时单元被浪费。如果采用burst模式的数字通信，并且一个burst的长度大于M(发送天线数目)个发送时间间隔，那么burst的长度越小，这种浪费越严重。它的数据检测需要一层一层的进行，如图1.b所示：先检测c0、c1和c2，然后a0、a1和a2，接着b0、b1和b2…… 另外一种简化了的BLAST结构同样最先由贝尔实验室提出。它采用一种直接的天线与层的对应关系，即编码后的第k个子流直接送到第k根天线，不进行数据流与天线之间对应关系的周期改变。如图1.c所示，它的数据流在时间与空间上为连续的垂直列向量，称为V-BLAST(Vertical-BLAST)。由于V-BLAST中数据子流与天线之间只是简单的对应关系，因此在检测过程中，只要知道数据来自哪根天线即可以判断其是哪一层的数据，检测过程简单。考虑到D-BLAST以及V-BALST模式的优缺点，一种不同于D-DBLAST与V-BLAST的空时编码结构被提出：T-BLAST。等文献分别提及这种结构。它的层在空间与时间上呈螺纹(Threaded)状分布，如图2所示。原始数据流被多路分解为若干子流之后，每个子流被对应的天线发送出去，并且这种对应关系周期性改变，与D-BLAST系统不同的是，在发送的初始阶段并不是只有一根天线进行发送，而是所有天线均进行发送，使得单从一个发送时间间隔来看，它的空时分布很像V-BALST，只不过在不同的时间间隔中，子数据流与天线的对应关系周期性改变。更普通的T-BLAST结构是这种对应关系不是周期性改变，而是随机改变。这样T-BLAST不仅可以使得所有子流共享空间信道，而且没有空时单元的浪费，并且可以使用V-BLAST检测算法进行检测。

天线方向图的理论分析及测量原理分析

实验四、电波天线特性测试一、实验原理天线的概念无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。选择合适的天线天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，用户在选择天线时必须首先注重其性能。具体说有两个方面，第一选择天线类型；第二选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是：所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求；选择天线电气性能的要求是：选择天线的频率带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。天线的方向性发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。衡量天线方向性通常使用方向图，在水平面上，辐射与接收无最大方向的天线称为全向天线，有一个或多个最大方向的天

线称为定向天线。全向天线由于其无方向性，所以多用在点对多点通信的中心台。定向天线由于具有最大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。天线的增益增益是天线的主要指标之一，它是方向系数与效率的乘积，是天线辐射或接收电波大小的表现。增益大小的选择取决于系统设计对电波覆盖区域的要求，简单地说，在同等条件下，增益越高，电波传播的距离越远，一般基地台天线采用高增益天线，移动台天线采用低增益天线。增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。可以这样来理解增益的物理含义------为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为 G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需 100 / 20 = 5W 。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。半波对称振子的增益为G = 2.15dBi；4个半波对称振子沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G = 8.15dBi(dBi，这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源)。如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd。天线的波瓣宽度方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。还有一种波瓣宽度，即 10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB

智能天线技术的工作原理概要

智能天线技术的工作原理智能天线技术的工作原理,特征和技术优势分析智能天线(SmartAntenna或IntelligentAntenna)最初应用于雷达,声纳及军用通信领域.近年来,现代数字信号处理技术发展迅速,DSP芯片处理能力的不断提高和芯片价格的不断下降,使得利用数字技术在基带形成天线波束成为可行,促使智能天线技术开始在.采用波束空间处理方式可以从多波束中选择信号最强的几个波束,以取得符合质量要求的信号,在满足阵列接收效果的前提下减少运算量和降低系统复杂度.波束赋型算法概况智能天线技术研究的核心是波束赋型的算法.从是否需要参考信号(导频序列或导频信道)的角度来划分,这些算法可分为盲算法,半盲算法和非盲算法三类.非盲算法是指须借助参考信号的算法.由于发送时的参考信号是预先知道的,对接收到的参考信号进行处理可以确定出信道响应,再按一定准则(如著名的迫零准则)确定各加权值,或者直接根据某一准则自适应地调整权值(也即算法模型的抽头系数),以使输出误差尽量减小或稳定在可预知的范围内.常用的准则有 MMSE(最小均方误差),LMS(最小均方)和RLS(递归最小二乘)等等;而自适应调整则采取最优化方法,最常见的就是最大梯度下降法.盲算法则无须发送参考信号或导频信号,而是充分利用调制信号本身固有的,与具体承载信息比特无关的一些特征(如恒包络,子空间,有限符号集,循环平稳等)来调整权值以使输出误差尽量小.常见的算法有常数模算法(CMA),子空间算法,判决反馈算法等等.常数模算法利用了调制信号具有恒定的包络这一特点,具体又分最小二乘CMA算法,解析CMA算法,多目标LS-CMA算法等;子空间算法则将接收端包含有其它用户干扰及信道噪声的混合空间划分为信号子空间和噪声子空间,对信号子空间进行处理;判决反馈算法则由收端自己估计发送的信号,通过多次的迭代,使智能天线输出向最优结果不断逼近.非盲算法相对盲算法而言,通常误差较小,收敛速度也较快,但发送参考信号浪费了一定的系统带宽.为此,学者们又发展了半盲算法,即先用非盲算法确定初始权值,再用盲算法进行跟踪和调整.这样做一方面可综合二者的优点,一方面也是与实际的通信系统相一致的,因为通常导频信息不是时时发送而是与对应的业务信道时分复用的.智能天线的优点智能天线可以明显改善无线通信系统的性能,提高系统的容量.具体体现在下列方面: 提高频谱利用率.采用智能天线技术代替普通天线,提高小区内频谱复用率,可以在不新建或尽量少建基站的基础上增加系统容量,降低运营商成本. 迅速解决稠密市区容量瓶颈.未来的智能天线应能允许任一无线信道与任一波束配对,这样就可按需分配信道,保证呼叫阻塞严重的地区获得较多信道资源,等效于增加了此类地区的无线网络容量. 抑制干扰信号.智能天线对来自各个方向的波束进行空间滤波.它通过对各天线元的激励进行调整,优化天线阵列方向图,将零点对准干扰方向,大大提高阵列的输出信干比,改善了系统质量,提高了系统可靠性.对于软容量的CDMA系统,信干比的提高还意味着系统容量的提高. 抗衰落.高频无线通信的主要问题是信号的衰落,普通全向天线或定向天线都会因衰落使信号失真较大.如果采用智能天线

天线基本知识汇总

天线基本知识 1.1 天线的作用与地位无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。 1.2 对称振子对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见图1.2 a 。另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子, 见图1.2 b 。 1.3 天线方向性的讨论 1.3.1 天线方向性

发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图（图1.3.1 a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图 1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。 1.3.2 天线方向性增强若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈”，把信号进一步集中到在水平面方向上。下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向图和垂直面方向图。也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用--反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。天线的基本知识全向阵（垂直阵列不带平面反射板）。

多天线与MIMO技术的发展和应用

多天线与MIMO技术的发展和应用杨杉杉北京中网华通设计咨询有限公司，云南普洱 665000 摘要；本文介绍了多天线技术的概念和核心技术，并重点介绍了MIMO技术的特点，在现有通信网种的应用。关键词：多天线；MIMO；LTE

目录一、引言 (3) 二、概述 (3) 1 多天线技术的定义 (3) 2 多天线技术的分类 (3) 2.2.1.天线分集技术 (3) 2.2.2.波束赋型技术 (4) 2.2.3.空分复用技术 (4) 三、MIMO技术 (4) 1MIMO技术的定义和原理 (4) 3.1.1.MIMO技术的定义 (4) 3.1.2.MIMO技术的原理 (5) 2MIMO技术的优点 (5) 3.2.1.提高信道容量 (5) 3.2.2.提高信道的可靠性 (5) 3MIMO技术的缺点 (6) 四、MIMO系统的分类 (6) 1按照收发天线的数目进行分类 (6) 4.1.1.SISO (6) 4.1.2.MISO (6) 4.1.3.SIMO (7) 4.1.4.MIMO (7) 2按照实现方式进行分类 (7) 4.3.1.空间复用 (7) 4.3.2.空间分集 (7) 4.3.3.波束赋型 (8) 4.3.4.开环传输 (8) 4.3.5.闭环传输 (8) 五、MIMO技术的应用 (8) 1MIMO技术在3G中的应用 (8) 2MIMO技术在WIMAX中的应用 (9) 3MIMO技术在LTE中的应用 (9) 5.3.1.LTE的MIMO模式协议 (9) 5.3.2.LTE主要支持的多天线类型 (10) 六、小结 (10)

一、引言 2004年12月在3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织在多伦多会议上正式启动了UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）技术标准的长期演进LTE（Long Term Evolution)，其中MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多输入多输出）作为其关键技术备受关注。随着中国联通对MIMO技术的广泛应用，以及LTE-FDD商用网的大规模建设，要求我们无线通信设计人员必须清楚MIMO技术的概念和特点，以便于频谱资源和网络配置的规划。本文将逐步介绍多天线技术的概念、MIMO技术特点，以及MIMO技术的应用和发展趋势。二、概述 1多天线技术的定义多天线技术顾名思义，就是采用多个天线，区别于传统的无线通信系统，多天线技术是在无线链路的发射端或者接收端采用多个天线或者天线矩阵，也可在发射端和接收端同事采用多个天线或者天线矩阵，以实现频率复用，提高数据传输速率。 2多天线技术的分类根据不同的实现方式分为天线分集，波束赋型和空分复用三种技术。 2.2.1.天线分集技术分集技术是用来补偿衰落信道损耗的，它通常通过两个或更多的天线来实现。同均衡器一样，它在不增加传输功率和带宽的前提下，而改善无线通信信道的传输质量。在移动通信中，基站和移动台的接收机都可以采用分集技术。目前常用的分集方式主要有两种：宏分集和微分集。天线分集是指利用多天线间较低的无线信道的相关性，提供额外的（发射或接收）分集来对抗无线信道的衰落，是一种被用以恢复信号完整度的技术。按天线类型可有空间分集，

板状天线原理及分析

工学院课程考核论文课程名称：微波技术与天线题目：板状天线基本原理及分析专业：电子信息工程班级：08级1班姓名：李亮亮学号：1665080115 任课教师：张平娟

摘要本文主要介绍了板状天线的原理以及做出相应的分析。由于微带天线具有重量轻、低剖面、成本低、易于制造、封装和安装等许多固有的优点，本文选用微带贴片天线作为天线单元。首先采用传输线法和腔模理论对矩形微带天线进行分析，计算出矩形贴片的长，宽，并选择基板材料和高度。然后针对设计指标详细讨论了各种因素对微带贴片天线性能的影响，用背馈的方式完成了微带贴片天线单元的设计方案，从而简化馈电网络。板状天线基本原理及分析一．板状天线基本原理板状天线的基本知识：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为直放站的用户天线，根据作用扇形区的范围大小，应选择相应的天线型号。图1-1板状天线的基本形式如图所示，板状天线是在阵列天线或者天线单元的下方加上一块反射板，使波束往前方发射，利用反射板可把辐射能控制到单侧方向，平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的图1－2说明了反射面的作用，反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。天线的基本知识全向阵（垂直阵列不带平

面反射板）。抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面和放置在抛物面焦点上的辐射源，基站天线可供设计的参数是天线的垂直波瓣和水平波瓣，垂直波瓣是通过阵列天线来实现的，而水平波瓣是由所采用的天线单元样式和相应的反射板所决定。图1-2水平面方向图板状天线高增益的形成： 1.采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵，如图1-3 图1-3直线阵的方向和模型 2.在直线阵的一侧加一块反射板（以带反射板的二半波振子垂直阵为例），如图2-4

天线理论与设计基本概念

基本电振子(赫兹偶极子) 电基本振子就是一段长度l远小于波长, 电流I等幅同相的直线电流元i(t)=I cosωt, 它就是线天线的基本组成部分, 任意线天线均可瞧成就是由一系列电基本振子构成的。立体角: 定义:立体角就是以圆锥体的顶点为球心,半径为1的球面被锥面所截得的面积来度量的,度量单位称为“立体弧度”。与平面角的定义类似。在平面上我们定义一段弧微分S与其矢量半径r的比值为其对应的圆心角记作dθ=ds/r;所以整个圆周对应的圆心角就就是2π;与此类似,定义立体角为曲面上面积微元ds与其矢量半径的二次方的比值为此面微元对应的立体角记作dΩ=ds/r^2;由此可得,闭合球面的立体角都就是4π。单位:steradian->sr=stereos+radian 球坐标系中计算:dΩ= ds /R2= ds=sin θ *d θ* dφ (sr) 辐射强度定义:给定方向上单位立体角辐射的功率。计算: 物理意义:反应在给定方向上辐射的大小辐射功率: 定义: 辐射效率定义:天线的输入功率仅有一部分转换为辐射功率,其余被天线及其附近结构所吸收。辐射效率定义为天线的辐射功率与净输入功率之比。其中:为辐射电阻,为损耗电阻。场强方向图: 定义:在固定距离r=r0的球面上,辐射电场强度随着角坐标的相对变化(函数)图形为场强方向图。方向图函数作图二维平面图:○1极坐标图○2直角坐标图功率方向图: 在固定距离r=r0的球面上,波印廷矢量的r分量随着角坐标的相对变化(函数关系)图形为功率方向图。方向图函数记为按方向图特征的天线分类各向同性天线:天线向各个方向均匀辐射。方向性天线:天线在某些方向的辐射比其她方向的辐射强得多全向天线:天线在某个平面内的辐射为无方向性,在其正交面具有方向性波瓣: 半功率波瓣宽度:

多天线与MIMO技术的发展和应用

多天线与MIMO技术的发展和应用杉杉北京中网华通设计咨询有限公司，普洱665000摘要；本文介绍了多天线技术的概念和核心技术，并重点介绍了MIMO技术的特点，在现有通信网种的应用。关键词：多天线；MIMO ; LTE

目录一、弓丨言 (3) 二、概述 (3) 1 多天线技术的定义 (3) 2 多天线技术的分类 (3) 2.2.1. 天线分集技术 (3) 222.波束赋型技术 (4) 2.2.3. 空分复用技术 (4) 三、MIMO技术 (4) 1 MIMO技术的定义和原理 (4) 3.1.1. MIMO 技术的定义 (4) 3.1.2. MIMO技术的原理 (5) 2 MIMO技术的优点 (5) 3.2.1. 提高信道容量 (5) 3.2.2. 提高信道的可靠性 (6) 3 MIMO技术的缺点 (6) 四、MIMO 系统的分类 (6) 1 按照收发天线的数目进行分类 (6) 4.1.1. SISO (6) 4.1.2. MISO (6) 4.1.3. SIMO (7) 4.1.4. MIMO (7) 2 按照实现方式进行分类 (7) 4.3.1. 空间复用 (7) 4.3.2. 空间分集 (8) 4.3.3. 波束赋型 (8) 4.3.4. 开环传输 (8) 4.3.5. 闭环传输 (8) 五、MIMO技术的应用 (8) 1 MIMO技术在3G中的应用 (8) 2 MIMO 技术在WIMAX中的应用 (9) 3 MIMO技术在LTE中的应用 (9) 5.3.1. LTE的MIMO 模式协议 (9) 5.3.2. LTE主要支持的多天线类型.......................................... 10...... 六、小结........................................................................ 10 ..........

天线概述

天线的分类和选择+天线材料选择的.txt 天线分为：1.全向天线2.定向天线（我们接触和用的基本是前两种）3.机械天线4.电调天线5.双极化天线。下面主要介绍坛友们比较关心的定向和全向天线。感兴趣的朋友可以google或者baidu其他相关天线的详细资料。“相关资料提供下载”中提供简单介绍下载。）天线介绍： 2.1 全向天线全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，（使用大功率网卡的朋友注意了，此类天线最好能离人体3米及以上，辐射对人体的伤害就不用说了吧）也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型，覆盖范围大。 2.2 定向天线定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。 2.2.1个人见解：定向分为反射型和引向型定向反射型：常见的有：双菱（叠双菱）（跟平板差不多。），长城（跟平板差不多）平板（方向角较大，一般用于覆盖，形用于接收角度广容易调试）栅格（方向尖锐，常用于点对点）。此类天线主要靠反射信号到达振子来工作。引向型：常见的有：8木（引导信号到主振子，多余的经反射振子，再次到达主振子）叠双菱是两者都有，主振子信号源：是前面引向菱，后面反射板。主要靠反射，所以定义反射型。全向天线：常见的有9db.8db. 7db.6db.5db 2db 定向天线：叠双菱（N菱），平板，八木，栅格，卫--星锅，长城，开槽等等注：排名分前后（个人推荐）天线的选择：本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览以上天线介绍主要偏重于发射，个人认为接收的原理和发射原理相类似。发射要考虑一个功率问题，因为如果天线做的不好，在功率过大的情况下，该发射出去的功率没有发射出去就很容易反过来（简单说就是驻波大，导致功率反噬）损坏机器。友情提醒一下：使用大功率路由和网卡的朋友，在不确定自制天线技术指标的情况下，尽量将功率调低一点，够用就好。关于天线的选择，关键还是要看使用环境。如果是6层以下的小区环境，视野不太开阔20-50米之间就有阻挡物的，建议使用全向或者平板天线。个人推荐：9db,8db,7db，叠双菱，14DB平板。如果是小高层，或者小区边缘环境（视野开阔，信号在远处）。建议使用八木，14db以上平板。此类天线建议在100-800米范围内使用。

天线介绍

介紹在過去的十年，網路技術有著爆炸性的進步。我們可以在網路的世界裡找到我們需要的資料且我們的日常生活也變得更依賴他了。大部分的人其生活作息已經與網路世界融合在一起了。因此，在我們的生活中無線的網路連接變成一個必要的方式，亦就是所有攜帶式裝置都要有無線通訊的能力。更進一步，物聯網勢必變成科技業發展的一個焦點。最終，每一個物件將會透過無線通訊裝置連接在一起。在無線產業的競爭環境裡，一個微型天線技術可使得攜帶式裝置更薄、更小與更輕，讓您的產品更具有競爭力，也讓您的產品在這個廣大的市場中獲得勝利。觀察過去電子產品的發展軌跡，我們可以知道，如何依新世代產品的需求先期開發關鍵元件，即時推出新產品所需要的元件，或提供性能優越的替代元件，將能使該新產品在市場上佔有相對優勢及增加競爭力。就無線通訊產品而言，天線產品或技術，就是佔有重要地位的關鍵零組件。為了能有穩定的上網能力與資料下載速度，個人行動裝置都需要效能優越的天線裝置，來強化其訊號收發能力，以便能隨時輕輕鬆鬆上網無障礙。而詠業科技獨特的專利晶片天線(Chip Antenna)技術，能提供給客戶高收訊效率的微小型晶片天線，提高客戶無線通訊產品的效能。以網路連線相當重要的無線路由器(WiFi AP Router)為例，大多數市售機種還是採用外置雙極(Dipole)棒狀天線，不但影響外觀設計、佔用很大的體積、使用不方便，材料與組裝成本也都很高。尤其是商務人士用的口袋型路由器，如果還要外掛一支棒狀天線，更是不搭調。以平板電腦當例子，FPC天線仍被廣泛的使用。但要使用FPC天線，必須先將FPC天線用人工組裝的方式黏貼到平板電腦的外殼上，並在主板上焊接兩個彈片，以便讓FPC天線與主板做電性連接。這樣的做法不只是總成本高，而且人工組裝之FPC天線的穩定性不佳。但以詠業的晶片天線而言，只需將晶片天線利用SMT製程打件在主板上，即可完成，具有方便性、穩定性與總成本低等特點。如何設計一個內建型的天線智慧型手機、平板電腦、手持式裝置等產品的天線，主要仍以內建型天線為主。想要將天線設計為內置，目前主要有幾種形式可供選擇，包括：金屬片沖壓成型天線、印刷電路板(PCB)或軟板(FPC)天線、LDS天線以及晶片天線。模具沖壓成型金屬天線，在生產上都需要開發金屬加工成型模具，開模具不但貴而且時程長，對於新產品開發的成本與時程控制甚為不利。而且不論是使用印刷電路板製成的天線、模具沖壓成型金屬天線或LDS天線，最後都需要用人工組裝於行動裝置內，不僅人工成本高昂，而且人工組裝的良率較不穩，對品質的管控較困難。而且，不管是金屬沖壓天線或是LDS天線，其尺寸都相當大，並不符合個人可攜式產品輕薄短小的趨勢需求。所以，具有輕薄短小優勢的晶片天線，便成為另一種頗具吸引力之選擇，晶片天線之設計方式，主要以單極(Monopole或PIFA)天線與迴路(Loop)天線為主。而內建型的天線在實際應用上會遭遇哪些主要問題呢？我們例舉如下: 1.人體靠近時對天線特性的影響 2.天線尺寸與效率的關係 3.輻射場型對有效訊號傳輸能力的影響 4.是否需針對每一機型製作客製化天線 5.生產成本而詠業的專利晶片天線，採用改良的迴路天線設計原理，在上述的幾個問題領域，都有優越的表現。詠業的晶片天線如何克服以上的問題，並與其他類型的天線做一比較，敘述如下:

天线基本原理

第一讲天线基本原理一、天线的基本概念 1．天线的作用在任何无线电通信设备中，总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。天线的作用就是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。 2．天线问题的实质从电磁场理论出发，天线问题实质上就是研究天线所产生的空间电磁场分布，以及由空间电磁场分布所决定的电特性。空间任何一点的电磁场满足电磁场方程——麦克斯韦方程及其边界条件。因此，天线问题是时变电磁场问题的一种特殊形式。从信号系统的角度出发，天线问题可以理解为考察由一个电磁波激励源产生的电磁响应特性。从通信系统的角度出发，天线可以理解为信号发射和接收器，收发天线之间的无线电信号强度满足通道传输方程和多径衰落特性。 3．对天线结构的概念理解采用不同的模型，对天线可以有不同的理解。典型的模型比如： ●开放的电容 [思考] 野外电台或电视发射塔，无线电视或电台接收机，为什么能构成一个天线，其电流回路在什么地方？ ●开放的传输线从传输线理论理解，天线可以看做是将终端开路的传输线终端掰开。 ●TM mn型波导将天线辐射看做是在4π空间管道中传输的波导，则对应的传输波型是TM型波，但在传输过程中不断遇到波导的不连续性，因此不断激励高次模。

由电磁波源和电磁波传输媒质形成电磁波传输的机构波的形成都需要波源和传输媒质。在一盆水中形成机械波纹，可以使用点激励源产生波，并在水面上传播。波的传播特性只与媒质特性有关而与波源无关。将一个肉包子扔出去，这个肉包子可能产生不同的结果，或者被狗吃了，或者掉在什么地方了，都与扔包子的人不再有任何关系。而对天线来说，馈点的激励源就是这种波源，天线导体和外界空间就是传输媒质。不过电磁波的传输媒质可以是真空。 [思考] 电磁波具有波粒二象性。频率越低，波动性越强；频率越高，粒子性越强。所以光波主要表现出粒子性，而长波表现出波动性。射频电磁波就是介于这二者之间的一种电磁波，它既有显著的波动性，又有显著的粒子性。只要认清这一点，许多问题就会变得易于理解。认清事物的本质规律我们才能很好地利用它，我们不能把一头驴当马使，否则就会出现许多荒唐的错误。有人认为射频很复杂，有人认为很简单，就是这个道理。 [哲学启示] 电磁波由于看不见，摸不着，所以在很多人看来它很抽象。但考虑到世界是普遍联系的，尽管不同的事物也有许多不相同点，但找到它们之间的联系，就能获得认识抽象事物的“火眼金睛”。二、电磁场基本方程 1．麦克斯韦方程（电生磁。若电场变化，则磁场随之变化）（磁生电。若磁场变化，则电场随之变化）（磁力线是无始无终的封闭闭合曲线）（电力线出发和终止于自由电荷）麦克斯韦方程的物理含义：变化的电场可以产生磁场，变化的磁场可以产生电场，这是电磁波可以脱离辐射体在空间存在的物理基础。 [思考] 自然界存在一些有趣的现象，尽管机理与电磁波不完全一致，但是其过程却可以帮助我们加深对我们问题的理解。请大家考虑一下，孩童吹肥皂泡时，肥皂泡能够

patch天线相关知识

GPS天线概述 GPS就是通过接受卫星信号，进行定位或者导航的终端。而接受信号就必须用到天线。 GPS卫星信号分为L1和L2，频率分别为1575.42MHZ和1228MHZ，其中L1为开放的民用信号，信号为圆形极化。信号强度为-125~-130dBm左右，属于比较弱的信号。这些特点决定了要为GPS信号的接受准备专门的天线。分类 ⒈从极化方式上GPS天线分为垂直极化和圆形极化。以现在的技术，垂直极化的效果比不上圆形极化。因此除了特殊情况，GPS天线都会采用圆形极化和线性极化。 ⒉从放置方式上GPS天线分为内置天线和外置天线。天线的装配位置也是十分重要。早期GPS手持机多采用外翻式天线，此时天线与整机内部基本隔离，EMI几乎不对其造成影响，收星效果很好。现在随着小型化潮流，GPS天线多采用内置。此时天线必须在所有金属器件上方，壳内须电镀并良好接地，远离EMI干扰源，比如CPU，SDRAM，SD卡，晶振，DC/DC。车载GPS的应用会越来越普遍。而汽车的外壳，特别是汽车防爆膜会GPS信号产生严重的阻碍。一个带磁铁（能吸附到车顶）的外接天线对于车载GPS来说是非常有必要的。 3.从供电方面又分有源和无源。外置式GPS为有源天线，比方达伽马GPS外置式天线基本上就属于有源天线。那无源天线就是不含LNA放大器，只是天线本体。构造绝大部分GPS天线为右旋极化陶瓷介质，其组成部分为：陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。其中陶瓷天线也叫无源天线、介质天线、PATCH，它是GPS天线的核心技术所在。一个GPS天线的信号接受能力，大部分取决与其陶瓷部分的成分配料如何。低噪声信号模块也称为LNA，是将信号进行放大和滤波的部分。其元器件选择也很重要，否则会加大GPS信号的反射损耗，以及造成噪音过大。线缆的选择也要以降低反射为标准，保证阻抗的匹配。性能

天线技术

第一部分：数学及物理基础一、选择 1：不论是笛卡尔坐标系、球坐标系还是圆坐标系，表示位置的三个参量中必然有一个代表（A） A、长度 B、速度 C、时间 D、角度 2：为了计算或者是描述比较方便，我们会选择合适的坐标系来建立模型。如果要对一条很长的切面是圆形的隧道进行一些计算，我们一般会使用的坐标系是（B） A、笛卡尔坐标系 B、圆柱坐标系 C、球坐标系 D、椭圆坐标系将球坐标系的参数转换成直角坐标系的参数，为了得到参数Z,我们至少需要知道（B）个参数。 A、1 B、2 C、3 D、4 3：所谓矢量，指的是（D）的物理量。 A、有方向，没大小 B、没方向，有大小 C、没方向，没大小 D、有方向，有大小4：下面不是矢量的物理量是：（C） A、电场强度 B、磁感应强度 C、电荷密度 D、速度 5：在物理学史上，最先实验证明电磁波存在的科学家：（B） A、牛顿 B、赫兹 C、麦克斯韦 D、爱迪生 6：电荷是带电粒子的一种特性，下面不属于带电粒子的是（D） A、电子 B、质子 C、正电子 D、中子 7：电磁场是矢量场，为了描述它，有可能需要计算它的（A） A、旋度 B、梯度 C、速度 D、中子 8：下面不属于电磁场的参数的是（C） A、E B、H C、F D、B 9：麦克斯韦方程组，表示磁单极子不存在的是（D）选项太复杂，略过。正确选项：V^B=0 二、填空 1：标量又可以称为纯量，因为它只有大小，而没有方向。 2：矢量的加法，一般都遵循平行四边形法则，或者称为三角形法则。 3：矢量和矢量相乘，其结果可以是矢量，也可以是标量。 4：具有双极性的最小磁单位称为磁偶极子，相对应的只有一个极性的是磁单极子。5：矢量场的散度表示的是它的点源。三、综合 1：经常使用的三维坐标系包括哪几个？例举其中两个坐标系的参数转换方程组。答：①：直角坐标系，圆柱坐标系。 ②：略。 2：什么是标量场，什么是矢量场？答：标量场：在坐标变化下不变的物理量只有大小变化上的不同，没有方向的差异。矢量场：线性空间中需要大小和方向才能完整表示的物理量，有大小的不同，也有方向上的不同。