天线等效接收增益测试系统
1.1.1.1天线等效接收增益测试系统
（1）用途
用于满足各型有源相控阵雷达天线接收状态天线等效接收增益自动测试与记录。
（2）必要性
第四代防空反导探测制导系统采用固态有源相控阵体制，天线与传统雷达天线的一个显著不同就是引入了有源T/R组件，在接收状态测试时天线系统中包含了R组件的参数。所以进行天线增益测试时，按原来无源天线增益的测试方法得到的结果就是不正确的，必须增加天线等效接收增益测试系统。
（3）工艺对系统的主要性能指标要求
系统主要指标如下所示：
信噪比测试系统可以同时满足4个波段的有源相控阵雷达天线接收增益测试需求；
能完成4个波段雷达发射信号的下变频功能；
能实现通道增益的自动控制，能设置合适通道信噪比；
能通过远程通讯控制设备控制标准信号源输出信号的频率，实现信号源的开关；
能实现阵面天线及标准天线的内部噪声的自动测试，完成通道信噪比测试与记录；
自动测试控制系统根据中频通道采样处理系统采样和处理的数据计算出天线阵面正面等效接收增益；
人机交互界面则可以对测试系统需要的参数进行设置并显示实时的天线增益测量值。
（4）系统组成及工作原理
天线等效接收增益测试系统主要包括雷达发射信号下变频组件、通用中频信号调理组件、中频通道信号采样处理系统、支持无线通讯控制的自动控制测试系统及标准信号源系统。其原理组成框图如下图所示：
图错误！文档中没有指定样式的文字。-1 天线等效接收增益测试系统原
理及组成框图
天线等效接收增益测试系统主要构成如下：
本振信号源； 无线通讯设备；
各波段一体化雷达信号下变频组件； 中频信号调理组件； 中频通道信号采样处理系统； 自动测试控制系统（含软件）； 人机交互系统。
理想情况下，被测天线被与其极化匹配的平面波所照射，并在匹配负载上测量接收功率。在其它条件相同的情况下，用增益标准天线替换被测天线，并再次测量进入其匹配负载的接收功率。雷达天线比较增益测量工作原理如下图所示。
T
P S P
表 错误！文档中没有指定样式的文字。-1 雷达天线比较增益测量工作原
理
有弗里斯传输公式可得出分贝表示的被测天线的功率增益
()T dB G ：
()()10lg
T T dB S dB S P G G P =+
式中：()S dB G 为增益标准天线的功率增益；T P 为被测天线接收到的功率；S P 为增益标准天线接收到的功率。
（5）系统建设方案 ①本振信号源 a.用途
用于提供天线测试所需的基准信号。 b.必要性
天线等效接收增益测试系统采用远程无人值守控制测试，标准信号源用于提供L 、S 、C 、X 四个波段基准信号源，满足多个XXXX-2和HQ16改等多部雷达研制批产测试需求。
c.工艺对设备的主要性能指标要求 频率范围：250kHz ～20GHz ； 功率范围：-130dBm ～10dBm ；
调制信号制式：模拟调幅信号，模拟调频信号，模拟调相信号，脉冲调制信号；
功率步进优于1dB ； 支持以太网控制。 d.设备调研选型
目前市场上生产标准信号源的厂商主要有美国安捷伦公司、中国电科41所公司以及日本安立公司，各生产厂商的具体性能指标（调研情况）对比如下表所示：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-2 调研选型表
经过对比比较，鉴于微波模拟信号源国内技术已经成熟。因此，本实验室建设条件测量仪表改为国产仪表A V1464A，拟选用中电41所的产品。最终采用内部比选的方式确定设备供货商。
②无线通讯设备
a.用途
远程控制模块可用于对标准信号源输出信号的频率与功率进行设置；支持自动测试系统远程控制；支持中频通道信号采样处理系统远程控制。
b.必要性
为了提高天线增益测试自动化水平，提高测试的准确性，天线测试增益需要在远程无人值守，以降低人员对测试影响。各测试设备均需要通过远程控制模块实现远程控制。
c.工艺对设备的主要性能指标要求
支持远程通讯，通讯距离不小于1Km；
支持远程指令控制；
支持以太网控制；
d.系统设备的组成及工作原理
e.设备调研选型
经调研，目前市场上生产XXXXX的厂商（或满足XXX要求的厂商）主要有XXX公司、XXXXX公司以及XXXX公司，各生产厂
商的具体性能指标（调研情况）对比如下表所示：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-3 设备调研选型表
通过比较，上述几家单位都能基本满足需求，综合考虑产品的性能技术和价格等方面的指标，XXXX具有明显优势，因此拟选择XXXXX的产品，最终将采用XXXXX的方式确定供货商。
f.设备经费
本套测量系统的经费为XXXX万元，各部分费用组成如下表所示。
表错误！文档中没有指定样式的文字。-4 设备经费组成表
③各波段一体化雷达信号下变频组件
a.用途
满足4波段（L、S、C、X）天线接收标准信号的下变频处理。
b.必要性
现有AD采集产品很难对微波信号进行微波采样，需要将天线接收的回波信号进行下变频处理。
c.工艺对设备的主要性能指标要求
接收信号频段：L、S、C、X；
噪声系数：9dB；
支持增益控制；
输出中频：32MHz；
d.系统组成及工作原理
变频器通道主要包括预选滤波器、低噪声放大器、混频器、带通滤波器和中频放大器等电路。由天线接收到的射频信号fRF首先经过预选滤波器进行频带选择，之后进入低噪声放大器。本振信号fLO 经过功分器功率分配后送往各通道混频器，与经过放大的射频信号混频。混频产生的信号包含多种非线性频率分量，经过带通滤波器选出其中差频信号。该差频信号即为有用中频信号，经过中频放大器放大后输出供中频信号调理器。
低噪放中频放大器表错误！文档中没有指定样式的文字。-5 各波段一体化雷达信号下变频
组件
e.设备调研选型
经调研，目前市场上生产XXXXX的厂商（或满足XXX要求的厂商）主要有XXX公司、XXXXX公司以及XXXX公司，各生产厂商的具体性能指标（调研情况）对比如下表所示：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-6 设备调研选型表
通过比较，上述几家单位都能基本满足需求，综合考虑产品的性能技术和价格等方面的指标，XXXX具有明显优势，因此拟选择XXXXX的产品，最终将采用XXXXX的方式确定供货商。
f.设备经费
本套测量系统的经费为XXXX万元，各部分费用组成如下表所示。
表错误！文档中没有指定样式的文字。-7 设备经费组成表
④中频信号调理组件
a.用途
用于中频信号调理，满足中频采样需求。
b.必要性
中频信号调理组件用于对下变频组件产生的信号进行放大、滤波，调整信号幅度，提高信噪比满足中频采样系统输入要求。
c.工艺对设备的主要性能指标要求
中频32MHz；
输出信号功率最大达13dBm；
通道增益最大30dB；
增益控制步进1dB；
d.系统组成及工作原理
中频信号调理器接收下变频输出中频信号，通过中频放大器对信号进行放大，再通过带通滤波器对信号滤除噪声信号，最后将可用的中频信号传输给信号采集处理设备。
表错误！文档中没有指定样式的文字。-8 中频信号调理组件
e.设备调研选型
经调研，目前市场上生产XXXXX的厂商（或满足XXX要求的
厂商）主要有XXX公司、XXXXX公司以及XXXX公司，各生产厂商的具体性能指标（调研情况）对比如下表所示：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-9 设备调研选型表
通过比较，上述几家单位都能基本满足需求，综合考虑产品的性能技术和价格等方面的指标，XXXX具有明显优势，因此拟选择XXXXX的产品，最终将采用XXXXX的方式确定供货商。
f.设备经费
本套测量系统的经费为XXXX万元，各部分费用组成如下表所示。
表错误！文档中没有指定样式的文字。-10 设备经费组成表
⑤中频通道信号采样处理
a.用途
用于对中频信号进行采样，实现增益换算。
b.必要性
c.工艺对设备的主要性能指标要求
采样频率：不低于80MHz；
采样有效位数：14bit；
支持以太网数据传输与控制。
d.系统组成及工作原理
数据采集处理设备的主要工作为：通过中频调理器的信号送往数据采集系统，数据采集利用高速A/D 组件进行模数转换，通过设定的采样频率进行信号的提取和量化，然后送往处理器进行后续的处理。
e.设备调研选型
经调研，目前市场上生产XXXXX的厂商（或满足XXX要求的厂商）主要有XXX公司、XXXXX公司以及XXXX公司，各生产厂商的具体性能指标（调研情况）对比如下表所示：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-11 设备调研选型表
通过比较，上述几家单位都能基本满足需求，综合考虑产品的性能技术和价格等方面的指标，XXXX具有明显优势，因此拟选择XXXXX的产品，最终将采用XXXXX的方式确定供货商。
f.设备经费
本套测量系统的经费为XXXX万元，各部分费用组成如下表所示。
表错误！文档中没有指定样式的文字。-12 设备经费组成表
⑥自动测试控制系统（含软件）
a.用途
自动测试控制系统用于实现整个天线等效接收增益测试系统闭环控制，实现自动测试控制。
b.必要性
为了提高天线测试自动化水平，提高测试的准确性，实现测试数据的自动测试与记录，提高测试效率，减少人为因素对测试结果的影响。
c.工艺对设备的主要性能指标要求
支持自动测试及记录；
支持测试模式自定义；
支持测试报告自动生成；
支持数据以太网传输。
d.系统设备的组成及工作原理
自动测试系统能够测试接收等效增益和通道信噪比。自动测试系统具有测试大纲自动生成，测试用例管理，测试脚本自动生成，测试结果分析和测试报告自动生成等功能。
e.设备调研选型
经调研，目前市场上生产XXXXX的厂商（或满足XXX要求的厂商）主要有XXX公司、XXXXX公司以及XXXX公司，各生产厂商的具体性能指标（调研情况）对比如下表所示：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-13 设备调研选型表
通过比较，上述几家单位都能基本满足需求，综合考虑产品的性
能技术和价格等方面的指标，XXXX具有明显优势，因此拟选择XXXXX的产品，最终将采用XXXXX的方式确定供货商。
f.设备经费
本套测量系统的经费为XXXX万元，各部分费用组成如下表所示。
表错误！文档中没有指定样式的文字。-14 设备经费组成表
⑦人机交互系统
a.用途
人机交互系统实现对等效增益测试系统的远程控制与测试。
b.必要性
人机交互系统可对整个测试系统进行配置，对测试数据进行管理，该系统可接入所级平台测试数据管理系统，对测试数据进行管理
与共享。
c.系统组成及工作原理
人机交互系统采用基于LabVIEW风格的图形化监控管理软件，可以直接管理TestDRIVE仿真机上的各个I/O模块，并能定制增加定制界面，通过拖放操作与模型中的变量关联。其运行在上位机上，与数据采集分系统通讯，起到对仿真结果的实时在线监控、自动增益设置、信噪比设置等作用。
d.工艺对设备的主要性能指标要求
支持测试数据在线显示；
支持自动测试系统远程控制；
支持以太网通讯控制。
e.设备调研选型
经调研，目前市场上生产XXXXX的厂商（或满足XXX要求的厂商）主要有XXX公司、XXXXX公司以及XXXX公司，各生产厂商的具体性能指标（调研情况）对比如下表所示：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-15 设备调研选型表
通过比较，上述几家单位都能基本满足需求，综合考虑产品的性能技术和价格等方面的指标，XXXX具有明显优势，因此拟选择
XXXXX的产品，最终将采用XXXXX的方式确定供货商。
f.设备经费
本套测量系统的经费为XXXX万元，各部分费用组成如下表所示。
表错误！文档中没有指定样式的文字。-16 设备经费组成表
（6）设备调研选型（自研型号，调研厂家前规计处补充一下）（2014.1.20提供）经调研，目前市场上生产天线增效接收增益测试系统的厂商主要有XXX公司、XXXXX公司以及XXXX公司，各生产厂商的具体性能指标（调研情况）对比如下表所示：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-17 设备调研选型表
技术能力、产品质量）。因此，拟选择XXX承制XXX设备，最终采用委托公开招标的方式确定设备供货商。
（2013.11.21提供）测试子系统属非标设备，经调研，目前市场上生产XXXXX的厂商（或满足XXX要求的厂商）主要有XXX公司、XXXXX公司以及XXXX公司，都具备研制能力，能力比较分析见下表：
表错误！文档中没有指定样式的文字。-18 设备技术经济性能对比表
因此拟选择xxxxx研制和集成该子系统，最终将采用委托邀请招标的方式确定设备供货商。
（7）设备经费
该系统经费为xxx万元。各部分费用组成如下表所示，详见附件
XXXX单项论证报告。
表错误！文档中没有指定样式的文字。-19 设备经费组成表
（8）设备对环境的要求
该设备放置在XXXXX楼XX层XXXXX室，对环境的要求如下表所示：
下表为样表，请针对本系统设备实际要求填写
表错误！文档中没有指定样式的文字。-20 设备环境要求可行性分析表
天线增益
1、增益是用来表示天线集中辐射的程度。其在某一方向的定义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场强的平方之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。增益的单位用“dBi”或“dBd”表示。 2、天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要是依靠减少垂直面向辐射的波束宽度，而在水平面上保持全向的辐射特性。天线增益对移动通信系统运行极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。 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，其增益的单位是dBd 。半波对称振子的增益为G=0dBd （因为是自己跟自己比，比值为 1 ，取对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为G=8.15–2.15=6dBd 。 对于水平极化方式的天线来讲，通常以一个半波水平放置的偶极子天线为标准天线，其增益为0dB（实际指dBd）。调频二偶极子反射板天线的增益通过计算和实验数据，其结果基本一致。相对于半波偶极子天线的增益最高只能做到7.5dB。当天线在进行组阵时，天线系统增益为7.5dB。计算推论如下：总功率在一层四面分配时，天线功率将损失6dB，此时天线增益为7.5-6.5=1.5dB；再根据天线层数增加一倍时天线系统增益将增加3dB的原理，因此两层天线增益就为1.5+3=4.5dB；当天线层数为四层时，天线系统增益就为1.5+3+3=7.5dB，故四层四面调频二偶极子板天线系统增益也只能做到7.5dB。 若天线为全波长二偶极子板天线时，其单片天线增益可以做到8-8.5dB，四层四面分配组阵时，其单片天线增益为8-8.5dB。 目前使用的天线增益，一般在0dBi到20dBi之间 室内：一般采用0 - 8 dBi增益的天线 室外：一般采用9 - 18 dBi增益的天线 高速公路：一般采用20dBi增益的天线 天线增益的若干计算公式 1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益： G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）} 式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度； 32000 是统计出来的经验数据。 2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益： G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）2} 式中，D 为抛物面直径； λ0为中心工作波长； 4.5 是统计出来的经验数据。 3）对于直立全向天线，有近似计算式 G（dBi）=10Lg{2L/λ0}
一种在60GHz通信的高增益天线讲解
一种用于60GHz通信的高增益、 介质加载采用基片集成波导技术的 对线性渐变开槽天线 摘要——60GHz带宽有提供高速的通信能力。此文章证明了一种能为对线性变槽天线（ALTSA）提供高增益的基片集成波导（SIW）的存在。为了获得高增益，给ALTSA上加了介质加载，并使用了沟槽结构。使用SIW技术实现了高效、简洁和低成本的平面设计。本文使用了一种电磁场仿真工具来设计和模拟这个天线。首先设计一个ALTSA单元，然后在1*4的ALTSA阵列上加上SIW功分器。为了使设计可行，制作和测量了原型。测量结果非常符合仿真值，从而证实了这个设计。测得1*4ALTSA阵列在整个60GHz带宽（57——64GHz）的回波损耗优于12dB，增益为23.10.5dBi。 1.介绍 近些年对在高速通信中极大带宽的需求越来越高。而60GHz带宽（57——64GHz）可以为高速无线通讯以每秒几千兆的速度传输高容量未压缩数据。由于在毫米波频段的微带线相关损耗非常高，因此需要更多的有效的技术，比如SIW。SIW有传统矩形波导低损耗、高品质因数、完全屏蔽和处理高功率情况的特点，也有低成本、平面电路设计的优势。报道表明，已经有大量的研究者从事SIW相关工作多年。天线容易在60GHz 带宽受到大气吸收而衰减，这就要求在使用高增益天线时要减少这类损耗。锥形缝隙天线（TSA）因其宽带宽、高回波损耗和高增益而被经常使用。对线性渐变槽线天线（ALTSA）是TSA的一种类型，在反方向的锥形介质板的上表面和底部金属部分使用对极几何设计。 研究者设计了一种带宽为4——50GHz的反极向天线。天线在带宽内的增益3——12dBi。 本文作者设计了一种在60GHz处增益可达18.75dBi的对费米渐变槽线天线。在张成浩的的文章里，他介绍了一种新颖的技术，即让ALTSA和SIW的上表面和下表面的锥形边缘的馈线重合来克服阻抗失配。有沟槽结构的TSA被用来减小天线宽度以极小化任何对辐射方向图的重要影响，使得阵列天线尺寸更加紧凑。而且，沟槽结构可以提高天线增益，减小旁瓣电平和交叉极化，由此提高天线总性能。TD介绍设计了一种有矩形波纹的带有三角功分器的ALTSA阵列。1*12阵列的增益为19.25dBi。DM介绍了一种有半圆形沟槽的ALTSA，它在7GHz的增益为12.4dBi。介质加载，通过在天线前端放置电介质板作为一个引导结构都可以增强天线增益。平面SIW喇叭天线上的介质加载被用来使E面波束宽度变窄，同时提高增益。NG设计了一种带有SIW喇叭结构和矩形介质加载的高增益ALTSA阵列，其1*4ALTSA阵列的增益为191dBi。
抛物面天线的工作原理
抛物面天线的工作原理 普通抛物面天线的结构如图3-1所示。馈源是一种弱方向性天线，安装在抛物面前方的焦点位置上，故普通抛物面天线又称为前馈天线。由馈源辐射出来的球面波被抛物面往一个方向(天线轴向)反射，形成尖锐的波束，这种情况与探照灯极为相似。 图 3-1 普通抛物面天线的结构图图 3-2 普通抛物面天线的几何关系图 抛物面是由抛物线绕它的轴线(z轴)旋转而成的，如图3-2所示。在yoz平面上，以F为焦点，O 为顶点的抛物线方程为： 相应的立体坐标方程为： 为了便于分析，也可引入极坐标。令极坐标系(ρ，ψ) 的原点与焦点F重合，则相应的旋转抛物面的方程可表示为： 设D为抛物面口径的直径，为口径对焦点所张的角(简称口径张角)，由上述关系式可导出决定抛物面口径张角的抛物面焦径比： 焦径比的大小表征了抛物面的结构特征，f/D越大，口径张角越小，抛物面越浅，加工就容易，但馈源离主反射面越远，天线的抗干扰能力就越差，反之亦然。 抛物面具有如下重要的几何光学特性：由焦点发出的各光线经抛物面反射，其反射线都平行于z轴；反之，当平行光线沿z轴入射时，则被抛物面反射而聚焦于F点。其原因是，由焦点发出的各光线经抛物面反射后到达口径面的行程相等（这一结论可利用抛物线的以下性质来证明：从抛物线任一点到焦点的距离等于该点到准线的距离）。
微波的传播特性与光相似，因此，位于焦点F的馈源所辐射的电磁波经抛物面反射后，在抛物面口径上得到同相波阵面，使电磁波沿天线轴向传播。如果抛物面口径尺寸为无限大，那么抛物面就把球面波变为理想平面波，能量只沿z轴正方向传播，其它方向辐射为零。但实际上抛物面的口径是有限的，这时天线的辐射是波源发出的电磁波通过口径面的绕射，它类似于透过屏上小孔的绕射，因而得到的是与口径大小及口径场分布有关的窄波波束。 3.2.2 偏馈天线 前馈抛物面天线的馈源位于天线的主波束内，因而对所接收的电磁波形成了遮挡，其结果降低了天线的增益，增大了旁瓣。将馈源移出天线反射面的口径，可消除馈源及其支撑物对电磁波的遮挡。图3-3示出了偏馈反射面天线的结构示意图。 实际上，偏馈反射面是在旋转抛物反射面上截取一部分而构成的。它同样可将焦点发出的球面波转换成沿轴向传播的平面波。馈源的相位中心仍放在原抛物面的焦点上，但馈源的最大辐射须指向偏馈反射面的中心。尽管反射面的轮廓呈椭圆型，但它的口径仍是一个圆。此外，对于偏馈天线而言，电磁波的最大辐射方向并不在偏馈反射面的法向，而是与法向成一定的夹角。这一特点也是偏馈天线的另一特 色，如图3-4所示。对于偏馈天线有式中，ψo是抛物面轴线与焦点到反面中心联线的夹角。反射面在这条中心两旁张成2ψe的角度。 图 3-3 偏馈天线的结构图 图 3-4 偏馈反射面天线的几何关系图
天线的主要性能指标和相关知识讲解学习
天线的主要性能指标 1、方向图： 天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。以发射天线为例，从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。一般地，用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面方向图和垂直面方向图。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。 描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度，在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧，功率强度下降到最大值的一半（场强下降到最大值的0.707倍，3dB衰耗）的两个方向的夹角，表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。一般地，GSM定向基站水平面半功率波瓣宽度为65°，在120°的小区边沿，天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB。 2、方向性参数 不同的天线有不同的方向图，为表示它们集中辐射的程度，方向图的尖锐程度，我们引入方向性参数。理想的点源天线辐射没有方向性，在各方向上辐射强度相等，方向是个球体。我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较，在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方E2与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02的比值称为该点的方向性参数D=E2/E02。 3、天线增益 增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数，但两者又不尽相同。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的，方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。由于天线各方向的辐射强度并不相等，天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化，但其变化趋势是一致的。一般地，在实际应用中，取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益。 另外，表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。 4、入阻输入阻抗 输抗是指天线在工作频段的高频阻抗，即馈电点的高频电压与高频电流的比值，可用矢量网络测试分析仪测量，其直流阻抗为0Ω。一般移动通信天线的输入阻抗为50Ω。 5、驻波比 由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗不可能完全一致，会产生部分的信号反射，反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻的电压最大值与最小值的比即为电压驻波比VSWR。假定天线的输入功率P1，反射功率P2，天线的驻波比VSWR=（+）/（-）。一般地说，移动通信天线的电压驻波比应小于1.5，但实际应用中VSWR应小于1.2。 6、极化方式 根据天线在最大辐射（或接收）方向上电场矢量的取向，天线极化方式可分为线极化，圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化，垂直极化和±45o极化。发射天线和接收天线应具有相同的极化方式，一般地，移动通信中多采用垂直极化或±45o极化方式。 7、双极化天线隔离度 双极化天线有两个信号输入端口，从一个端口输入功率信号P1dBm，从另一端口接收到同一信号的功率P2dBm之差称为隔离度，即隔离度=P1-P2。 移动通信基站要求在工作频段内极化隔离度大于28dB。±45o双极化天线利用极化正交原理，将两副天线集成在一起，再通过其他的一些特殊措施，使天隔离度大于30dB。
无线WiFi天线增益计算公式
无线WiFi-天线增益计算公式 附1:天线口径和2.4G频率的增益 0.3M 15.7DBi 0.6M 21.8DBi 0.9M 25.3DBi 1.2M 27.8DBi 1.6M 30.3DBi 1.8M 31.3DBi 2.4M 3 3.8DBi 3.6M 37.3DBi 4.8M 39.8DBi 附2:空间损耗计算公式 Ls=92.4+20Logf+20Logd 附3:接收场强计算公式 Po-Co+Ao-92.4-20logF-20logD+Ar-Cr=Rr 其中Po为发射功率,单位为dbm. Co为发射端天线馈线损耗.单位为db. Ao为天线增益.单位为dbi. F为频率.单位为GHz. D为距离,单位为KM. Ar为接收天线增益.单位为dbi. Cr为接收端天线馈线损耗.单位为db. Rr为接收端信号电平.单位为dbm. 例如:AP发射功率为17dbm(50MW).忽略馈线损耗.天线增益为10dbi.距离为2KM.接收天线增益为10dbi.到达接收端电平为
17+10-92.4-7.6-6+10=-69dbm
附4: 802.11b 接收灵敏度 22 Mbps (PBCC): -80dBm 11 Mbps (CCK): -84dBm 5.5 Mbps (CCK): -87dBm 2 Mbps (DQPSK): -90dBm 1 Mbps (DBPSK): -92dBm (典型的测试环境：包错误率PER < 8% 包大小：1024 测试温度：25ºC + 5ºC) 附5: 802.11g 接收灵敏度 54Mbps (OFDM) -66 dBm 8Mbps (OFDM) -64 dBm 36Mbps (OFDM) -70 dBm 24Mbps (OFDM) -72 dBm bps (OFDM) -80 dBm 2Mbps (OFDM) -84 dBm 9Mbps (OFDM) -86 dBm 6Mbps (OFDM) -88 dBm --------------------------------------------------------------- 发一个计算抛物面半径的公式，不少人拿到抛物面可以一下子计算不出来焦点。 r=(4*h*h+l*l)/8*h 式中r是抛物面半径，l是抛物面开口口径，也就是弦长，h是弦长中点到抛物面顶点的距离，抛物面的深度，也就是弦高。直径D=2r. 对于增益天线工作原理较为通俗的说法就是:在现有天线周围放置规则的金属抛物面，使天线位于抛物面的内反射焦点处，通过电磁波反射在焦点处形成能量集中，从而增强电磁信号的收发，实现在特定方向增强信号。 制作简单的增益天线的关键就在于找到比较规则的金属抛物面和计算抛物面的焦点位置。金属抛物面并不一定要求用金属板，也可以是
SAS-58X标准增益喇叭天线组
SAS-58x (标准增益喇叭天线组) 标准增益天线组，用于在1GHz-40GHz频率范围内进行辐射和敏感度测试。每个天线都经过线性极化，具有中等增益，低VSWR和恒定的天线因子。标准增益喇叭的性能是非常精确的，能由设计参数进行预测。天线因子和增益的实测值和计算值之间的误差为+/-0.5 dB。所以，这组天线能当作标准参考，类似于1GHz以下的共鸣偶极子天线一样。同轴到波导的适配器，是整个天线上唯一对功率有限制的元件，如果需要很大的场强，可以把这个适配器去掉。每个标准增益天线都可以安装到标准三角架上【?-20母螺纹】。通过旋转三角架上的天线，可以得到水平和垂直极化。 增益：15dB，也有10dB的和20dB的。 标准增益喇叭天线组包括： 型号频率范围说明增益 SAS-580 1.12 GHz - 1.70 GHz 喇叭天线，标准增益14.7 SAS-581 1.70 GHz - 2.60 GHz 喇叭天线，标准增益14.5 SAS-582 2.60 GHz - 3.95 GHz 喇叭天线，标准增益15.1 SAS-583 3.95 GHz - 5.85 GHz 喇叭天线，标准增益14.5 SAS-584 5.85 GHz - 8.20 GHz 喇叭天线，标准增益14.8 SAS-585 8.2 GHz - 12.4 GHz 喇叭天线，标准增益15.6 SAS-586 12.4 GHz - 18.0 GHz 喇叭天线，标准增益14.9 SAS-587 18.0 GHz - 26.5 GHz 喇叭天线，标准增益14.8 SAS-588 26.5 GHz - 40.0 GHz 喇叭天线，标准增益14.6
增益天线种类详解
电源招聘专家 增益天线种类详解 着无线产品价格的逐渐走低，许多人都在企业或家里构筑了无线网络，大大方便了日常应用。不过，家里面积大了，企业间的距离远了，无线网络不稳定、数据传输受阻等技术开始出现。怎样才能解决这些棘手的技术呢? 更换网络设备花销过大，不符合经济节约的消费理念，而更换、加装增益天线却是极为经济切增强无线网络传输能力、稳定性的方法。 了解增益天线 作为增益天线的基本属性，增益是指定方向上的最大辐射强度和天线最大辐射强度的比值，即天线功率放大倍数。在一般情况下，增益的强弱将干扰到天线辐射或接收无线信号的能力。也就是说，在同等条件下，增益越高，无线信号传播距离就越远。增益的单位为dBi，室内天线大多为4dBi～5dBi，室外天线大多为8.5dBi～14dBi。 通常情况下，由于增益的大小和无线带宽成反比，即增益越大，其带宽就越窄;增益越小，带宽则较大。因此，较大增益的天线主要在远距离传输，而小增益天线则更适合于无线信号大覆盖范围的应用环境。 目前在无线网络应用中，天线分为点对点应用、点对多点应用两种，用户可根据不同的应用范围选购不同类型的无线天线，使无线信号能够顺利地被各个无线设备接收和发送。 天线种类扫描 在上文中，我们说明了增益天线的定义和作用。其实，增益天线仅是一个统称而已，我们可以笼统地将它看做是无线天线。在这个天线家族中，还有许多不为人所知的新面孔。在此，我们让大家“见识”一下它们的实力。 1.种类全接触 无线天线可分为全向天线、定向天线、扇形天线、平板天线等类型。 其中全向天线适在各无线接点距离较近、需要覆盖较多数量无线设备及客户端的场合，但这些设备的增益大多较小，信号传递距离较短。 定向天线包括八木定向天线、角型定向天线、抛物面定向天线等品种，适在各无线接点位置距离很远，并且无线接入点集中、数量较少且位置固定的环境。这种天线具有信号传递距离长、能量汇聚能力强的特点。 扇形天线可以多角度的覆盖，如果无线接入点集中在该天线的覆盖范围内，可考虑选购此类天线，它具有能量定向和汇聚功能。 平板天线的角度范围可分为30度和15度，比扇形天线的信号覆盖范围小，但它的能量汇聚能力更强，可用在无线接入点相对较远、更为集中的环境。 2.主流天线详解 在诸多不同类型的天线中，使用全向天线和定向天线的企业和个人非常多，它们也是笔者要重点推荐大家使用的天线。 ●全向天线 所谓全向天线，是指在水平面上辐射和接收无最大方向的天线。由于辐射和接收无方向性，所以此类天线安装起来比较方便，不需要考虑传输点的天线安装角度技术。 不过全向天线没有最大方向，它的天线增益相对较低，这就导致无线信号的传输距离较短。因此，这类天线一般比较适合在传输距离规则不太高的点对多点通信环境使用。例如，在对等网络和无线漫游网络的中心无线AP上使用此类天线，通过中心无线AP，可以均匀地将
第一章 天线增益测量
天线与电波教学实验指导书 实验三 天线增益测量 3．1实验内容和目的： 用绝对测量法（即测传播损耗的方法）和相对测量法（即比较法）测量喇叭天线的增益，掌握天线增益的一般测量方法。 3．2测量原理 1．天线增益的绝对测量 根据福里斯公式，当发射功率为P t ，发射天线增益为G t ，接收天线增益为 G r ，收发天线相距 R ，则位于远场区的接收天线的最大接收功率为 2244??? ? ??=?=R G G P A R G P P r t t r er t t r πληπ 当收发天线完全相同即G t =G r =G 时，接收功率为 2244??? ? ??=?=R G P A R G P P t r er t t r πληπ 由此可求出每个天线的增益为 G P P R r t =?4πλ 如用dB 表示，则为 ??? ? ???+??? ??=t r P P R dB G lg 10214lg 10)(λπ 因此,如果测出收发电平差、工作频率和收发距离，即可通过上式求出被测天线的增益。 2．天线增益的相对测量 被测天线增益G 和参考天线增益G 0间存在简单的关系： G=gG 0 式中，g 是被测天线相对于参考天线的增益。
因此如果参考天线的增益已知，只要测出g ，即可按上式求出被测天线的增益。 用比较法测天线增益，常用半波对称振子(或折合振子)作线天线的标准增益天线（其增益约为1.64或2.15dB ）；常用按最佳方向性系数设计的标准增益喇叭作面天线的增益标准天线，其增益理论设计值和实际值相当吻合，可按下式估算： )(4lg 102dB Ak D G λ π≈≈ 式中，A 是喇叭口面面积，k 是口面利用率。对角锥喇叭天线k 取0.51。 3. 天线增益的综合测量 设三个不同天线的增益分别为G G G 010203、、,先用比较法测得1和2对3的相对增益 03 02 203011G G G G G G ==， 当G 03已知时，则 03 20203101G G G G G G ==，， 用dB 表示,即 ) ()()()()()(0320203101dB G dB G dB G dB G dB G dB G +=+=， 当G dB 03()未知时，可用上述1项（天线增益的绝对测量）的方法测出G dB G dB 0102()()+，与上两式联立求出G dB 03()。 3．3 测量方框图： 3．4主要测试设备： 发射源：厘米波分频锁相源（带隔离器，具连续波或1KHz 内方波调制输出，带数字频率指示和功率相对指示，工作频率11GHz ±250MHz ，输出功率连续可调，
射频参数解析
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 射频参数 1.回波损耗 又称反射损耗，是电缆线路由于阻抗不匹配所产生的反射，是一对线自身的反射。 不匹配主要发生在连接器的地方，但也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方。 回波损耗是传输线端口的反射功率与入射波功率之比，以对数形式来表示，单位是dB，一般是负值，其绝对值可以成为反射损耗。 回波损耗= -10 lg [(反射功率)/(入射功率)] 2.反射系数 反射波和入射波电压之比 回波损耗= 20|lg(反射系数Γ)| 3.驻波比 全称电压驻波比，又名VSWR或SWR，英文Voltage Standing Wave Ratio的简写。指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比，又称驻波系数、驻波比。驻波比为1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时表示全反射，能量完全没有辐射出去。 驻波比会随着频率而改变 在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ，形成波谷。 其它各点的振幅值则介于波腹与波谷之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波谷处的电压幅值Vmin之比 驻波比就是一个数值，用来表示天线和电波发射台是否匹配。如果SWR 的值等于
1，则表示发射传输给天线的电波没有任何反射，全部发射出去，这是最理想的情况。 如果SWR 值大于1，则表示有一部分电波被反射回来，最终变成热量，使得馈线升温 驻波比反射率： 1.00.00% 1.10.23% 1.20.83% 1.3 1.70% 1.5 4.00% 1.7 6.72% 1.88.16% 2.011.11% 2.518.37% 3.025.00% 4.036.00% 5.044.44% 7.056.25% 1066.94% 1576.56% 2081.86% 4.天线增益 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。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。 一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。 表示天线增益的参数有dBd和dBi，dBi是相对于点源天线的增益，在各方向上的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同条件下，增益越高，电波传播的距离越远
大型抛物面天线的FEKO仿真计算概要
馈源方向图可以作为激励引入。 大型抛物面天线的FEKO仿真计算 发表时间：2009-8-8 作者: 陈鑫*余川来源: 安世亚太 关键字: FEKO 仿真抛物面天线方向图 本文利用FEKO 软件仿真计算得到了抛物面天线的方向图。在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图做为激励加入， FEKO 软件的这一特点不但提高了计算速度、节约了所需要的系统资源，也为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。 1 前言 在电子对抗、跟踪遥测等工程应用领域内，由于抛物面天线具有发射功率大、副瓣较低、结构简单易加工、相关技术较成熟等优点，常常被选做发射天线或者阵列单元。 在频率较高频段，特别是C 波段以上的频段，其波长已经在10 厘米以内，对于直径在一米以上的大型抛物面天线或者天线阵列来说，市面上其他电磁场仿真软件在对于电大天线的仿真计算能力很弱，有些根本无法计算，而FEKO 软件恰恰弥补了这一空白。 本文利用FEKO 软件仿真计算得到了直径为110 厘米的抛物面天线方向图（X 波段），在仿真过程中将喇叭馈源生成的方向图数据文件做为激励加入，抛物面表面采用PO 算法，大大提高了计算效率，节省了所需硬件资源，为进一步对抛物面天线阵的仿真打下了基础。 2 馈源仿真计算 对于传统前馈抛物面的仿真，一般都是将喇叭馈源和抛物面整体建模、整体计算的方法。在计算机硬件资源和时间允许的情况下，其优点是操作简单，直接得出计算结果；但是如果需要计算天线阵列或者更大的抛物面天线，也许对于计算机资源要求就太高，往往无法满足需要。因此，我们首先用SABOR 软件快速设计喇叭几何尺寸，计算喇叭的大致远场方向图和增益（图1）。在FEKO 中用MLFMM 计算该尺寸的喇叭方向图，如图2 所示，计算结果与设计一致，满足下一步计算要求。
发射功率与增益详解
发射功率与增益详解 2011-09-28 15:31:48| 分类：TEC-Hardware|举报|字号订阅 本文转载自jason《发射功率与增益详解》 无线电发射机输出的射频信号，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，由天线接收下来（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。因此在无线网络的工程中，计算发射装置的发射功率与天线的辐射能力非常重要。 Tx是发射（Transmits）的简称。无线电波的发射功率是指在给定频段范围内的能量，通常有两种衡量或测量标准： 功率（W）－相对1瓦（Watts）的线性水准。 增益（dBm）－相对1毫瓦（Milliwatt）的比例水准。 两种表达方式可以互相转换： dBm = 10 x log[ 功率mW] mW = 10 [ 增益dBm / 10 dBm] 在无线系统中，天线被用来把电流波转换成电磁波，在转换过程中还可以对发射和接收的信号进行“放大”，这种能量放大的度量成为“增益（Gain）”。天线增益的度量单位为“dBi”。 由于无线系统中的电磁波能量是由发射设备的发射能量和天线的放大叠加作用产生，因此度量发射能量最好同一度量－增益（dB），例如，发射设备的功率为100mW ，或20dBm；天线的增益为10dBi，则： 发射总能量＝发射功率（dBm）＋天线增益（dBi） ＝20dBm ＋10dBi ＝30dBm
或者：＝1000mW ＝1W 在“小功率”系统中每个dB都非常重要，特别要记住“3dB法则”。 每增加或降低3dB，意味着增加一倍或降低一半的功率： -3 dB = 1/2 功率 -6 dB = 1/4 功率 +3 dB = 2x 功率 +6 dB = 4x 功率 例如，100mW的无线发射功率为20dBm，而50mW的无线发射功率为17dBm，而200mW的发射功率为23dBm。 0dbm=0.001w 左边加10=右边乘10 所以0+10DBM=0.001*10W 即10DBM=0.01W 故得20DBM=0.1W 30DBM=1W 40DBM=10W 还有左边加3=右边乘2，如40+3DBM=10*2W，即43DBM=20W 例如机器20W 在400MHZ频率上使用30米50-7（物理发泡低损耗电缆）到天线上还剩下多少增益 20W=43DB 30米50-7损耗一米小于0.09 按照最大值0.09*30=2.7DB 43DB-2.7DB=40.3DB 天线增益16DBi+40.3DB=56.3DB
天线增益的计算公式.doc
天线增益的计算公式 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--一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 = 13dB = 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 o4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）o 如果以半波对称振子作比较对象，其增益的单位是dBd o 半波对称振子的增益为G=0dBd （因为是自己跟自己比，比值为1 , 取对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为G=8.15 - 2.15=6dBd。 天线增益的若干计算公式 1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：G （dBi） =10Lg{32000/ （2。3dB,EX2。3dB,H） } 式中，2。3dB,E与2 0 3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度; 32000是统计出来的经验数据。
2)对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益： G (dBi) =10Lg(4.5X (D/XO) 2} 式中，D为抛物面直径； 入0为中心工作波长； 4.5是统计出来的经验数据。 3)对于直立全向天线，有近似计算式 G (dBi) =10Lg(2L/X0) 式中，L为天线长度； 入0为中心工作波长； 天线的增益的考量 在无线通讯的实际应用中，为有效提高通讯效果，减少天线输入功率，天线会做成各种带有辐射方向性的结构以集中辐射功率，由此就引申出“天线增益”的概念。简单说，天线增益就是指一个天线把输入的射频功率集中辐射的程度，显然，天线的增益与其方向图的关系很大，主瓣越窄、副瓣越小的天线其增益就越高，而不同结构的天线，其方向图的差别是很大的。 在通讯技术领域，与其它考量功率、电平等参数的量值同样，天线增益也采用相对比较并取对数的简化法来表示，具体计算方法为：在某一方向向某一位置产生相同辐射场强的时，对无损耗理想基准天线的输入功率与待考量天线的输入功率的比值取对数后乘以10 (G = 10lg(基准Pin/ 考量
天线增益相关知识
h t t p ://w w w. m s c b s c .c o m h t t p ://w w w. m s c b s c .c o m /a s k p r o / 本文档来源于移动通信网(mscbsc)技术问答，原文地址：https://www.360docs.net/doc/361423633.html,/askpro/question5283 天线增益是什么意思? 对天线增益概念理解有点模糊,哪位给详解一下? --------------- 提问者：chgfagy 提问时间：2009-05-19 18:14:00———————————————————————————— 答： 1、增益是用来表示天线集中辐射的程度。其在某一方向的定义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场强的平方之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。增益的单位用“dBi”或“dBd”表示。 2、天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要是依靠减少垂直面向辐射的波束宽度，而在水平面上保持全向的辐射特性。天线增益对移动通信系统运行极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。 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，其增益的单位是 dBd 。半波对称振子的增益为 G=0dBd （因为是自己跟自己比，比值为 1 ，取对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为 G=8.15–2.15=6dBd 。 对于水平极化方式的天线来讲，通常以一个半波水平放置的偶极子天线为标准天线，其增益为0dB（实际指dBd）。调频二偶极子反射板天线的增益通过计算和实验数据，其结果基本一致。相对于半波偶极子天线的增益最高只能做到7.5dB。当天线在进行组阵时，天线系统增益为7.5dB。计算推论如下：总功率在一层四面分配时，天线功率将损失6dB，此时天线增益为7.5-6.5=1.5dB；再根据天线层数增
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。
天线增益的计算及单位转换
天线增益的计算及单位转换 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，其增益的单位是 dBd 。 半波对称振子的增益为 G=0dBd （因为是自己跟自己比，比值为 1 ，取对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为 G=8.15 – 2.15=6dBd 。 天线增益的若干计算公式 1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益： G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）} 式中， 2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度； 32000 是统计出来的经验数据。 2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益： G（dBi）=10Lg{4.5×（D/λ0）2} 式中， D 为抛物面直径； λ0为中心工作波长； 4.5 是统计出来的经验数据。 3）对于直立全向天线，有近似计算式 G（dBi）=10Lg{2L/λ0} 式中， L 为天线长度； λ0 为中心工作波长； 关于天线的db, dBi，dBd等单位 有些朋友往往比较容易混淆这些单位，dB取的都是以对数值为基础的。
天线增益的计算
天线增益的计算 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=13dB=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，其增益的单位是dBd。 半波对称振子的增益为G=0dBd（因为是自己跟自己比，比值为1，取对数得零值。）垂直四元阵，其增益约为G= 8.15– 2.15=6dBd。 天线增益的若干计算公式 1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：G（dBi）=10Lg{32000/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）} 式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；
32000是统计出来的经验数据。 2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益： G（dBi）=10Lg{ 4.5×（D/λ0）2} 式中，D为抛物面直径； λ0为中心工作波长； 4.5是统计出来的经验数据。 3）对于直立全向天线，有近似计算式 G（dBi）=10Lg{2L/λ0} 式中，L为天线xx； λ0为中心工作波长； 关于天线的db,dBi，dBd等单位 有些朋友往往比较容易混淆这些单位，dB取的都是以对数值为基础的。 (1)dB，这单纯是一个相对值，也就是说A比B的值的对数。常常用于说A 比B高或低多少dB,但是单独说A的增益是多少dB，是不合理的，因为我们不知道B是什么。只是我们许多同好有时为了简省就口头说多少dB了，但这样是不够确切的，不过常常也就将错就错，默认理解为dBi吧，要么您就再问问清楚。 (2)dBd，这是有标准参考值的，即B规定为自由空间的半波偶极子天线，这样A与B的值比起来就有来统一的参照物，您告诉同好这个天线10dBd,他就明白您的天线比半波偶极子天线在主辐射方向上能聚集10倍的能量，即好10倍。