TD智能天線改進技術(shù)

如何大幅度降低智能天線的尺寸以解決“面子”問題，提高無線系統(tǒng)的集成化以解決“瘤子”問題，再加上光纖拉遠技術(shù)已解決的“辮子”問題，使之更適合實際應(yīng)用，一直是人們不斷考慮的問題。

隨著我國擴大規(guī)模TD-SCDMA實驗網(wǎng)的順利實施，TD系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用得到了進一步的發(fā)展和完善，但由于TD-SCDMA系統(tǒng)中智能天線和塔放單元的體積偏大，給實際的工程建設(shè)和站址選擇等方面增加了一定的難度。為此，一些單位探索將傳統(tǒng)8陣元智能天線改為6陣元、變單極化為雙極化、通過修改天線陣的物理結(jié)構(gòu)或是改變天線陣的排列方式等，并取得了一定的成績。但上述方式或多或少的都會影響TD系統(tǒng)的性能，或是增加了智能天線的制造難度，或是所改變的性能不夠大，距需要達到大幅度減小體積的期望值還有一定的差距。能不能有一種既不影響系統(tǒng)性能同時又大幅度減小現(xiàn)有智能天線體積的方案呢?人們對智能天線又提出了更高的要求。

就目前的天線技術(shù)發(fā)展狀況來講，天線的小型化、集成化可應(yīng)用很多種技術(shù)：如介質(zhì)天線技術(shù)、有源天線技術(shù)、多天線(MIMO)技術(shù)、新型的電磁材料天線技術(shù)、等離子天線技術(shù)等。

介質(zhì)天線技術(shù)

近些年來，介質(zhì)器件在無線領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，介質(zhì)濾波器、微波電容器、片式多層微波濾波器、LC濾波器、雙工器、功能模塊、收發(fā)開關(guān)功能模塊、平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器、耦合器、功分器等介質(zhì)微波器件是一類新型微波器件，它是在微波系統(tǒng)的小型化的推動下發(fā)展起來的，現(xiàn)也得到廣泛的應(yīng)用。介質(zhì)微波器件的出現(xiàn)，大大推動了微波元器件向小型化、片式化和高頻化方向發(fā)展的進程，微波陶瓷器件也正向片式化、微型化甚至集成化方向發(fā)展。與此同時，普通型介質(zhì)天線特別是微帶介質(zhì)天線的應(yīng)用也有了長足的發(fā)展，介質(zhì)天線的一大優(yōu)點就是在不改變天線性能的情況下，可以將天線的尺寸大幅度降低，能不能用介質(zhì)智能天線來替代現(xiàn)有的普通智能天線呢?而且由于大規(guī)模的應(yīng)用，使得現(xiàn)在對無線介質(zhì)材料的電磁、機械、物理等方面特性已得到掌握，生產(chǎn)制造也十分成熟，這為介質(zhì)智能天線的推出起到很好的作用。

由于電磁波在不同的介質(zhì)傳播特性上有所不同，介質(zhì)的存在就會影響電磁波的傳播，介質(zhì)天線應(yīng)用就是利用這些特性，介質(zhì)天線是一種用低損耗高頻介質(zhì)作為填充材料，結(jié)合適當(dāng)?shù)奶炀�結(jié)構(gòu)，在選擇適當(dāng)形狀、介電常數(shù)以及饋電方式的情況下，介質(zhì)諧振器可以作為天線來使用，其一大優(yōu)點就是可以有效的降低天線的幾何尺寸，這也正是目前智能天線所急于解決的問題。那么將介質(zhì)天線和智能天線結(jié)合是不是就可以產(chǎn)生幾何尺寸較小的介質(zhì)智能天線來呢，答案是肯定的。如果我們能發(fā)揮介質(zhì)天線的體積小，方向性好等優(yōu)點，同時克服介質(zhì)天線的損耗問題，提高介質(zhì)天線的效率，將介質(zhì)智能天線應(yīng)用到實際是完全有可能的，相關(guān)單位應(yīng)該對此進行進一步的研究和探討，做出可用于實際的尺寸較小的介質(zhì)智能天線產(chǎn)品，當(dāng)然這也意味著一些市場和機遇。

TD-SCDMA系統(tǒng)所使用的智能天線是由多個天線單元組成的天下陣，天線整體尺寸受系統(tǒng)所使用頻率即波長的控制，介質(zhì)材料的使用不僅可以減小單個天線單元的尺寸，還可以減小天線之間的間距，從而減小智能天線整體尺寸，由此，TD-SCDMA系統(tǒng)的“面子”問題可基本解決。

從結(jié)構(gòu)上來講，介質(zhì)智能天線可以是傳統(tǒng)陣子的，也可是微帶貼片式的，也可是其他多種方式，從所用材料來講，可用普通高系數(shù)的介質(zhì)材料，也可用陶瓷材料。介質(zhì)天線的應(yīng)用技術(shù)成熟可靠，在其他方面已得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)有多種可應(yīng)用的介質(zhì)材料來選擇，現(xiàn)有條件已經(jīng)便于實際研發(fā)和生產(chǎn)。小型化的介質(zhì)智能天線不僅減小了天線尺寸，同時，還降低了成本，便于實際工程安裝，對環(huán)境的影響減小，有很強的實際的可操作性。

有源天線技術(shù)

有源天線技術(shù)是近期興起的一項技術(shù)，有源天線就是將有源器件直接與天線結(jié)合，在天線接口或是天線內(nèi)部加上有源器件如功率放大器等，比較適合像智能天線這樣的多單元、多陣列的天線。有源天線主要優(yōu)點是減少了包括天線外部和內(nèi)部的饋線損耗，提高系統(tǒng)增益，擴大了覆蓋范圍，提高了系統(tǒng)的指標余量，同時使得系統(tǒng)集成度大大提高。

從天線原理上講，如果天線的增益減少3dB，天線的輻射口徑就減少一半，也就是說天線的尺寸減少一半。就智能天線系統(tǒng)來講，有源天線的應(yīng)用可減少系統(tǒng)約2dB的饋線損耗，由于饋線的損耗減少了，無線系統(tǒng)就可適當(dāng)減少智能天線的增益，從而減小智能天線的天線單元，減少天線的尺寸。

由于有源天線集成化的提高，使系統(tǒng)省去了許多如饋線、接頭等器件，在提高系統(tǒng)性能的同時，還節(jié)約了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。有源天線的應(yīng)用不僅可以提高系統(tǒng)的性能，而且一體化天線，還可使TD-SCDMA系統(tǒng)省去現(xiàn)有的塔放單元，由此，TD-SCDMA系統(tǒng)的“瘤子”問題可基本解決。

多天線(MIMO)技術(shù)

多天線(MIMO)技術(shù)是未來系統(tǒng)發(fā)展的方向，TD-SCDMA系統(tǒng)應(yīng)該考慮智能天線系統(tǒng)向該技術(shù)的演進問題，天線屬于通信系統(tǒng)的一部分，天線技術(shù)必須服從系統(tǒng)演進和發(fā)展的方向，在B3G和4G研究中，MIMO技術(shù)都是一項關(guān)鍵技術(shù)。MIMO技術(shù)可以大大增加無線通信系統(tǒng)的容量，并有效改善無線通信系統(tǒng)的性能，非常適合未來移動通信系統(tǒng)中對高速率業(yè)務(wù)的要求。

MIMO技術(shù)在通信鏈路兩端均可使用多天線，發(fā)端將信源輸出的串行碼流轉(zhuǎn)換成多路并行子碼流，分別通過不同的發(fā)射天線元發(fā)送，接收方利用多徑引起的多個接收天線上信號的不相關(guān)性從混合信號中分離出各路子碼流。提高頻譜利用率和鏈路可靠性。帶來分集增益和復(fù)用增益。

智能天線技術(shù)可以形成能量集中的波束，增強有用信號并降低干擾，而MIMO技術(shù)可以充分利用多徑信息來提高系統(tǒng)容量，如果將兩者結(jié)合起來，充分利用兩種技術(shù)帶來的增益，將給系統(tǒng)性能和容量帶來極大的提升。由于性能的提高，系統(tǒng)冗余量加大，對天線尺寸要求則又可以相對地減少一些，這當(dāng)然也是TD-SCDMA系統(tǒng)在未來的主要工作之一。

隨著現(xiàn)代材料科學(xué)與電子信息科學(xué)技術(shù)的交叉滲透和全面發(fā)展，介質(zhì)智能天線及有源智能天線系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線實現(xiàn)小型化、高性能、集成化、低成本等得到可能。介質(zhì)智能天線使得長期煩擾TD-SCDMA系統(tǒng)的“面子”問題得到解決，有源天線使得系統(tǒng)的集成化進一步提高，“瘤子”問題也可迎刃而解，再加上光纖拉遠技術(shù)已解決的“辮子”問題，長期困擾TD-SCDMA系統(tǒng)的三大問題就可以得到解決。小型化、集成化不僅使得系統(tǒng)在性能、價格、應(yīng)用等方面更具競爭力，同時由于小型化還減少了視覺污染，再加上系統(tǒng)的低輻射，TD-SCDMA系統(tǒng)將成為真正意義的綠色環(huán)保的系統(tǒng)，TD-SCDMA系統(tǒng)也將更加具有生命力。TD-SCDMA實驗網(wǎng)的開展不僅給我國通信產(chǎn)業(yè)帶來了機遇，同時也極大地促進了我國移動通信技術(shù)的整體提高。