一种紧凑型线阵列扇区智能天线的设计.PDF

研究与设计 研究与设计 一种紧凑型线阵列扇区智能天线的设计 李晓明 ，王 光 ，王耀龙 ，李红双 （中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司 石家庄 050021 ） 摘 要 本文提出一种紧凑型线阵列扇区智能天线 ，给出了天线的结构和工作原理 。 该结构大大缩短了扇 区天线横向尺寸从而减小了风阻 ，降低工程施工难度 ，对于加快实现 TD-SCDMA 系统组成大网 ， 实现商用化起到推动作用 。 关键词 智能天线; 线阵列; 横向尺寸 ; 波束赋形 原理对不同用户分别波束赋形 ，实现空 分 多 址 （SDMA ）；波 1 引言 束赋形有效降低小区间和小区内 的干 扰 ；通 过 波 束赋形集 智能天线技术是 TD-SCDMA 系统中的关键技 术 之 一 ， 中 能量 ，有 效 提 高 信 号 强 度 6～8 dB ，从 而 减 小 基 站 和 手 机 但 是 ，在 近 两 年 的 试 验 网 建 设 和 测 试 中 ，理 论 上 效 能 最 好 发射功率 ，提高系统容量 ，扩大覆 盖 范 围 ； 的 8 阵 元 线 阵 列 扇 区 天 线 却 因 横 向 面 积 大 ，风 阻 大 ，从 而 在 业 界 引 发 了 希 望 在 基 本 不 影 响 智 能 天 线 的 效 果 和 增 益 的前提下 ，如何缩短天线的横向尺寸的讨 论 。 部 分 天线厂 商提出的折衷方案是改用 6 阵元 天线或 4 阵元 天线 ，或 使 天线长度缩短的办法 ，但 是 这 些 方 案 都 是 以 降低智能天线 效果 、天线增益为代价的 。 本 文 经 过 分 析 提 出 了 一 种 在 基 本 上 不 损 失 天 线 增 益 和智能效果的前提下 ，在 结构上 进 行 一定 的变 形从而达 到 优 化 、缩 短 天 线 横 向 宽 度 尺 寸 ，确 保 智 能 天 线 性 能 的 较 佳 方案 。 2 现有线阵列扇区智能天线 智能天线是 由 多 个 天线单 元 组成的天线阵 ，在 通 信 过 程中动态调整各个天线单 元 激 励 信 号 的相 位 和幅 度 ，形成 在空间针对用户的波束 ，且 波 束能自 动跟 踪 用户 和调 节 强 弱 。 智能天线的优点如下 ：利 用多 个 阵元 天线的波 束相 干 电信科学 ２００7 年第 １１ 期 在 近 两 年 的 TD-SCDMA 试 验 网 建 设 和 测 试 中 ， 这 种 λ/2 8 阵 元 天 线 尺 寸 较 大 引 起 如下问题 。 ·天线横向尺寸大 ，风阻大 ，重量重 ，安装固定困难 ； ·对安装站点的天面要求高 ，工程施工困难 ，浪费工时 ； ·不能充分利用 2G 系统站址资源 ； λ/2 ·大众认为天线越宽辐射越大 ，天线面积大有碍观瞻 。 基 于 以 上 原 因 ，许 多 设备 厂 商 和 天 线 厂 商 推 出 6 阵 元 λ/2 或 4 阵元 天 线 的 解 决 方 案 ，或 提 出 缩 短 天 线 长 度 。 但 从 线 阵列智能天线理论可 以 知 道 ，减 少 天 线 阵 元 数 量 是 以 降 低 图 2 紧凑型线阵列扇区天线阵元俯视 智能天线智能效果为 代 价 的 （包 括 减 少 赋 形 增 益 和 空 间 分 波 长 ；前 后 列 阵 元 之 间 形 成 等 边 三 角 形 ，边 长 为 1/2 工 作 辨率 ）； 缩短 天 线 长 度 或 减 少 单 元 阵 子 数 量 是 以 降 低