4G智能手机天线

4G智能手机天线
4G智能手机天线

4G智能手机天线给设计人员的挑战

2010年全球移动数据消费量增长了2.6倍。这是移动数据使用量连续三年接近3倍的增幅。到2015年,全球移动数据业务量有望增长到2010年的26倍。导致这种戏剧性增长的关键因素之一是智能手机(smartphone),具有语音通话功能和数据通信功能,易用性与个人电脑接近的便携终端的总称。和平板电脑的快速普及。全球移动数据用户希望他们的设备在全球任何地方都能高速联网。

这种期望给网络和设

备性能带来了巨大的负担。在

移动数据设备中,天线是“接

触”网络的唯一部件,优化天

线性能变得越来越重要。然

而,智能手机和平板电脑中的

4G>天线设计所面临的挑战十

分艰巨。尽管应对这些挑战有

多种可行的解决方案,但每一

种都会有潜在的性能折衷。

有许多因素会影响手

持移动通信设备的天线性能。

虽然这些因素是相关的,但通

常可以分成三大类:天线尺寸、多副天线之间的互耦以及设备使用模型。天线尺寸天线尺寸取决于三个要素:工作带宽、工作频率和辐射效率。今天的带宽要求越来越高,其推动力来自美国的FCC 频率分配和全球范围内的运营商漫游协议;不同地区使用不同的频段。“带宽和天线尺寸是直接相关的”且“效率和天线尺寸是直接相关的”--这通常意味着,更大尺寸的天线可以提供更大的带宽和更高的效率。除了带宽外,天线尺寸还取决于工作频率。在北美地区,运营商Verizon Wireless和A T&T Mobility选择推广的LTE是英文Long Term Evolution的缩写。LTE也被通俗的称为3.9G,具有100Mbps的数据下载能力,被视作从3G 向4G演进的主流技术。"产品工作在700M赫兹频段,这在几年前是FCC UHF-TV再分配频段的一部分。这些新的频段(17,704-746MHz和13,746-786MHz)比北美使用的传统蜂窝频段(5,824-894MHz)要低。这个变化是巨大的,因为频率越低,波长越长,因而需要更长的天线才能保持辐射效率不变。为了保证辐射效率,天线尺寸必须做大。然而,设备系统设计人员还需要增加更大的显示器和更多的功能,因此可用的天线长度和整个体积受到极大限制,从而降低了天线带宽和效率。

天线间互耦更新的高速无线协议要求使用MIMO(多入多出)天线。MIMO要求多根天线(通常是两根)同时工作在相同频率。因此,话机设备上需要放置多根天线,这些天线要同时工作且相互不能有影响。当两根或更多天线位置靠得很近时,就会产生一种被称为互耦的现象。

举例说明,移动平台上紧邻放置两根天线。从天线1辐射出来的一部分能量将被天线2截获,截获到的能量将在天线2的终端中损耗掉,无法得到利用,这可以用系统功率附加效率(PAE)的损耗来表示。根据互换性原理,这种效应在发送和接收模式中是相同的。耦合幅度反比于天线的分隔距离。对于手机实现而言,MIMO和分集应用中工作在相同频段的天线之间的距离可以是1/10波长或以下。例如,750MHz时的自由空间波长是400mm。当间隔很小时,比如远小于一个波长,则耦合程度会很高。天线之间耦合的能量是无用的,只会降低数据吞吐量和电池寿命。

设备使用模型与传统手机相比,智能手机和平板电脑的使用模型有很大变化。除了正常工作外,这些设备还要满足电磁波能量吸收比(SAR)和助听器兼容性(HAC)法规要求。

使用模型的另一个方面是消费内容的类型。诸如大型多人在线角色扮演游戏(MMORPG)和实时视频数据流等视频密集型移动应用不断推动数据使用率飙升。据ABI Research预测,从2009年到2015年,西欧和北美地区数据使用率有望分别以42%和55%的年复合增长率(CAGR)增长。这些相似的应用正在驱动制造商生产出更大尺寸、更高分辨率的显示屏。数据使用率的提高也在悄然改变消费者对这些设备的手持方式。例如,对于游戏应用来说,使用者必须用两手紧握设备两头,而其它应用程序可能根本无需用手握住设备。

越来越大的显示屏和使用者抓握方式的改变,使得为天线辐射单元找一个不被显示屏或用户手掌阻挡的好位置变得越来越困难。除了这些约束外,设备制造商希望产品系列拥有更少的SKU(最小存货单位),而且开发出能够在全球任何地方工作的平台是此类产品的发展趋势。

解决方案:

为了实现全球通用,智能手机或平板电脑必须能在各种频段和协议下工作。当然,并不要求同时在所有频段和协议下工作,因此可以开发一种能调整到目标工作频段的天线系统。这种状态调谐式天线可被称为“智能天线”或“自适应天线”。其基本原理是,将瞬时工作频率限制为一个或两个感兴趣的窄带频段,以满足特定地区的协议要求。这样,对宽带工作的要求就降低了,允许天线被装进更为紧凑的空间,同时又不牺牲辐射效率。

有两种基本方法进行天线调谐:馈点匹配和孔径调谐。不过,有许多因素会影响到这些方法的实现决策,目前还没有一个单独的解决方案能适合每种应用。

馈点匹配馈点匹配可用于许多天线实现中,无论是可调谐还是不可调谐。匹配电路的主要功能是,在宽范围的工作条件下,实现天线终端阻抗与无线电系统其余部分阻抗(通常是50Ω)的匹配。典型的可调谐匹配实现,使用并联或串联可变电容作为阻抗匹配电路的一部分。调整电容容量可以改变目标电路的谐振频率。

根据所需的天线尺寸来压缩和调谐范围,一般需要较大范围的容量变化以实现频率迁移,因此通常要求多个调谐元件和/或宽范围的调谐值。图1给出使用可变元件的天线馈点匹配电路。

图1:采用可变阻抗匹配电路的固定式宽带天线

孔径调谐孔径调谐是通过改变辐射元件的谐振结构实现的。典型的实现方式是采用一个简单的开关来选择天线结构上的不同负载元件。开关负载元件会影响天线的电气长度,从而改变

谐振频率。图2是采用固定阻抗匹配电路的可变状态、孔径调谐天线的交流电

图2:采用固定馈点匹配电路的可变状态天线

不论是采用馈点匹配还是孔径调谐方法,如果天线同时用于发射和接收,那么调谐器件就必须能够承受最大发射功率,而且要能保持良好的性能特征;

案例说明:

下面这个例子很好地说明了调谐方法在天线体积减小方面带来的好处。这里用3D电磁建模程序分析两种不同的天线配置:一种是宽带设计;另一种是可以在相同频率范围内调谐,但使用了4个调谐状态的窄带设计。

图3a显示了一个50x6x14mm的7频段天线配置,以及从700MHz至960MHz的较低三波段频谱范围内的相关辐射效率。图3b显示了相似的但体积更小(50x6x7mm)的天线配置。从图中可以看出,使用4个状态的调谐电路,可以产生几乎与较大的宽带天线相同的效率,以及整体频率覆盖率。

图3:在700MHz至960MHz范围内,a)多频段天线和b)调谐天线的体积和辐射效率的比较(天线尺寸单位:mm)。

从图3示例可以清楚看到,通过将天线调谐到某一种状态,每个状态支持特定的一组频段,就可以实现天线物理体积的减半。在天线工作时,如要改变工作频段,只需改变状态即可。但这种改变所需的时间必须与无线电系统中其它功能的要求相一致。典型要求是10ms 至20ms或更短时间。

互耦效应同时工作在相同频率的相邻天线间会产生互耦效应,这可以通过隔离技术加以减轻。最常用的技术是在物理上将天线彼此分开。随着间隔距离的增加,互耦效应将随之减弱。不过,对于手持设备来说,很难提供足够的间距来减弱互耦效应。在这种情况下,系统设计人员需要采用其它不同的天线解决方案来达到规范要求的性能指标。

还有一种可行的解决方案,使用SkyCross公司提供的隔离模式天线技术(iMAT),从相同的天线结构产生两种不同的模式。iMA T天线结构放置在手机的一端;两个馈点分别运

行不同的辐射模式。这两个馈点是相互隔离的,不会发生互耦导致的损耗,因此每种模式的效率都很高。另外,辐射图案是不同的,因此会产生一个较低的相关系数。图4描述了iMA T 天线的实现原理,从图中可以看到,在相同天线结构上的两个馈点之间的隔离。

图4: iMA T天线实现原理

为了缓解各种使用模型的影响,有必要将状态调谐和模式隔离两种方法结合运用。模式隔离允许具有多个馈点的单天线结构执行多个MIMO天线的功能;而状态调谐则允许这种结构非常小,但仍然能够非常高效地在宽频率范围内工作。图5显示了以6个调谐状态覆盖多个频段的可变状态iMAT天线结构的平均测量效率。iMA T结构能在平衡或不平衡的增益配置下工作,并且与传统天线设计技术相比,能以更小的封装提供更高的性能。

图5:覆盖所有3G/ 4G应用,且具有两个MIMO天线端口的状态调谐式iMAT结构

对于复杂的智能手机和平板电脑设备,要实现高效天线系统,就必须克服巨大挑战。新兴的LTE和其它4G网络覆盖了700MHz至2700MHz的不同频段。这些新的频率将增加到传统3G频段中,以满足全球移动漫游和兼容性要求。

先进的无线网络通过在用户设备中使用MIMO来提高数据吞吐量。此外,诸如在线游戏和视频流等数据密集型应用正在催生更大的显示器和种类广泛的使用模型。这也给系统设计人员带来更多难题,例如要在设备上找到足够空间来实现多频段多天线系统。幸运的是,状态调谐和iMAT等先进的天线设计技术可以帮助设计人员从容应对上述挑战,灵活实现外观时尚、功能丰富的移动设备,并提供真正的4G网络性能。

智能天线技术原理及其应用

智能天线技术原理及其应用 一、智能天线技术的原理 智能天线原名自适应天线阵列(AAA,Adaptive Antenna Ar-ray)。最初的智能天线技术主要用于雷达、声纳、抗干扰通信等,用来完成空间滤波和定位,后来被引入移动通信系统中。智能天线通常包括波束转换智能天线(Switched Beam Antenna)和自适应阵列智能天线(Adaptive Array Antennal。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(DirectionofArrlnal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时,智能天线技术利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。总之。自适应阵列智能天线利用基带数字信号处理技术,通过先进的算法处理,对基站的接收和发射波束进行自适应的赋形,从而达到降低干扰、增加容量、扩大覆盖和提高无线数据传输速率的目的。 移动通信信道传输环境较恶劣。实际环境中的干扰和多径衰落现象异常复杂。多径衰落、时延扩展造成的符号间串扰ISI、FDMATDMA系统(如GSM)由于频率复用引入的同信道干扰、CDMA系统中的MAI等都使链路性能、系统容量下降。使用自适应阵列天线技术能带来很多好处,如扩大系统覆盖区域、提高系统容量、提高数据传输速率、提高频谱利用效率、降低基站发射功率、节省系统成本、减少信号间干扰与电磁环境污染等。自适应阵天线一般采用4-16天线阵元结构,在FDD中阵元间距1/2波长,若阵元间距过大,则接收信号彼此相关程度降低:太小则会在方向图形成不必要的栅瓣,故一般取半波长。而在TDD 中,如美国Ar-rayComm公司在PHS系统中的自适应阵列天线的阵元间距为5个波长。间距宽而波束更窄,而PHS系统中采用TDD模式,因而更容易进行定位处理。即使旁瓣多,但由于用户和信道都比较少,因而不会带来不利的影响。阵元分布方式有直线型、圆环型和平面型。自适应天线是智能天线的主要类型,可以实现全向天线,完成用户信号接收和发送。自适应阵天线系统采用数字信号处理技术识别用户信号到达方向,并在此方向形成天线主波束。自适应阵天线根据用户信号的不同空间传播方向提供不同的空间信道,等同于信号有线传输的线缆,有效克服了干扰对系统的影响。虽然天线阵列是射频前端的很重要的设备,但自适应阵列天线技术最重要的部分还在于基带处理部分。基带部分将自适应天线阵接收到的信号进行加权和合并,从而使信号与干扰加噪声比最大。 二、智能天线在移动通信中的应用 第三代移动通信标准组织已经认识到智能天线在降低网络干扰方面的重要作用,因此,在3G标准如WCDMA和CDMA2000中,支持智能天线的条款已经出现,智能天线已成为3G的重要组成部分。

6手机内置天线设计

手机内置天线设计 在手机制造商中,为什么大家公认NOKIA的手机信号好呢?为什么大家都认为MOTO的手机信号好且性能稳定呢?主要原因是NOKIA和MOTO等大公司在天线与RF方面的设计流程的理念与国内厂商不一样。像MOTO公司所要主张的那样,手机设计首先要保证信号好,即RF性能好;其次要保证音频性能好,话都听不清打什么电话呢?所以,在他们的初期方案中就包含了与天线相关的基于外观、主板、结构等的总体环境设计。由于外观、主板、结构、天线是作为一个整体,提供给天线的预留空间及内部的RF环境十分合理,所以天线性能优越也在情理之中。 反观国内的手机设计,负责项目管理和主持项目设计的人员对天线的认识不足,同时受结构方案和外形至上的制约,到最后来“配”天线,对天线的调试匹配占了整个天线设计流程的大部份时间,这与包含天线的整体方案设计有本质的区别,往往就导致留给天线的面积和体积不足,或在天线下面安置喇叭、摄像头、马达、FPC 排线等元件,造成天线性能下降。实际上,如果在方案预研和总体设计阶段,让RF 与天线方面的技术人员有效参与进来,进行有效的RF和天线设计沟通和评估,ID、结构、RF设计兼顾天线和整体性能,那么设计出优质的手机产品有什么难的呢? 一、内置天线对于手机整体设计的通用要求 主板 a.布线在关联RF的布线时要注意转弯处运用45度角走线或圆弧处理,做好铺地隔离和走线的特性阻抗仿真。同时RF地要合理设计,RF信号走线的参考地平面要找对(六层板目前的大部份以第三层做完整的地参考面),并保证RF信号走线时信号回流路径最短,并且RF信号线与地之间的相应层没有其它走线影响它(主要是方便PCB布线的微带线阻抗的计算和仿真)。PCB板和地的边缘要打“地墙”。从RF模块引出的天线馈源微带线,为防止走线阻抗难以控制,减少损耗,不要布在PCB的中间层,设计在TOP面为宜,其参考层应该是完整地参考面。并且在与屏蔽盒交叉处屏蔽盒要做开槽避让设计,以防短路和旁路耦合。天线RF馈电焊盘应采用圆角矩形盘,通常尺寸为3×4mm,焊盘含周边≥0.8mm的面积下PCB所有层面不布铜。双馈点时RF与地焊盘的中心距应在4~5mm之间。 b.布板RF模块附近避免安置一些零散的非屏蔽元件,屏蔽盒尽量规整一体,同时少开散热孔。最忌讳长条形状孔槽。含金属结构的元件,如喇叭、马达、摄像头基板等金属要尽量接地。对于折叠和滑盖机,应避免设计长度较长的FPC(FPC 走线的时钟信号及其倍频容易成为带内杂散干扰),最好两面加接地屏蔽层。 c.常见问题 对于传导接收灵敏已经满足要求(或非常优秀)但整机接收灵敏度差的情况,特别是PIFA天线,其辐射体的面积和形式还是对辐射接收灵敏度有一定的影响,可以在天线方面做改进。 整机杂散问题原因在于天线的空间辐射被主板的金属元件(包括机壳上天线附近的

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

第四代移动通信系统中的多天线技术

第四代移动通信系统中的多天线技术[转] (2008-09-15 15:46:44) 转载 分类:信息论与编码 标签: 杂谈 一、引言 由于第三代移动通信系统(3G)还存在一些不足,包括很难达到较高的通信速率,提供服务速率的动态范围不大,不能满足各种业务类型要求,以及分配给3G系统的频率资源已经趋于饱和等,于是人们提出了第四代移动通信系统(4G)的构想。4G的关键技术包括: (1)调制和信号传输技术(OFDM); (2)先进的信道编码方式(Turbo码和LDPC); (3)多址接入方案(MC-CDMA和FH-OFCDMA); (4)软件无线电技术; (5)MIMO和智能天线技术; (6)基于公共IP网的开放结构。 研究表明,在基于CDMA技术的3G中使用多天线技术能够有效降低多址干扰,空时处理能够极大增加CDMA系统容量。凭在提高频谱利用率方面的卓越表现,MIMO和智能天线成为4G发展中炙手可热的课题。 二、智能天线技术 智能天线最初用于雷达、声纳及军事通信领域。使用智能天线可以在不显著增加系统复杂程度的情况下满足服务质量和扩充容量的需要。 1.基本原理和结构 智能天线利用数字信号处理技术,采用先进的波束转换技术(switched beam technology)和自适应空间数字处理技术(adaptive spatial digital processing technology),判断有用信号到达方向(DOA)通过选择适当的合并权值,在此方向上形成天线主波束,同时将低增益旁瓣或零陷对准干扰信号方向。在发射时,能使期望用户的接收信号功率最大化,同时使窄波束照射范围外的非期望用户受到的干扰最小,甚至为零。 智能天线引入空分多址(SDMA)方式。在相同时隙、相同频率或相同地址码的情况下,用户仍可以根据信号空间传播路径的不同而区分。实际应用中,天线阵多采用均匀线阵或均匀圆阵。智能天线系统由天线阵;波束成形成网络;自适应算法控制三部分组成

手机内置天线慎用FPC

手机内置天线慎用FPC 目前,研发和生产的手机内置天线绝大多数是由金属弹片和塑料支架组成。此种结构形式可以保证安装可靠、天线性能稳定。其缺点是: 需要开发和制作五金及塑料模具,制作周期长,费用较高。制作一套连续冲五金模具最快也要五至六天,制作一套塑胶模具最快也要六至七天。通常情况,一套五金加塑胶模具总费用在万元以上。为了缩短研发周期,规避产品研发失败而产生的模具费用损失,人们尝试用FPC(柔性线路板)代替五金弹片甚至代替天线支架,取消传统的热熔工艺,用不干胶直接粘在手机外壳(或天线支架)上。此种简单、快捷的天线生产工艺到底怎样呢? 近年来,我们总计生产了几十套FPC天线,根据我们对此种天线质量的分析和对最早使用该种天线的手机生产商调查,我们的结论是: 使用FPC粘到手机外壳(或支架)的天线,存在一定质量隐患。每家FPC 厂都是用生产普通线路板的流程来生产天线,从FPC投料到天线出厂检验很难做到像五金和塑料天线一样规范化操作,生产标准、生产工艺无法控制,更难保证各批次性能一致。如果确实需要使用FPC则必须在设计、生产和检验中应该注意如下问题: (一)在FPC天线中不干胶是重要固定材料,优良的永久性粘胶剂、合适的粘贴工艺是该天线质量的重要保证。然而,天线厂对于选用良好不干胶、不干胶的成分合成、不干胶的使用方法等了解甚少,或者可说是束手无策,形成完全依赖FPC线路板厂,失去质量控制,这种状态必须改变。 1。不同的被粘贴物表面对粘贴影响很大,粗燥的被粘贴物表面就需要粘度较强的粘胶剂,不然天线容易翘起即粘性不如人意。 2。被粘贴表面有平面和曲面之分,如果天线设计具有一定弧度则必须具有很强的粘合力。 3。FPC基材的柔性对于不干胶的粘合非常重要,特别是天线弧度较大时则必须有很好的柔性,否则,这款天线在短期内就会发生性能变化。较薄的基材有较好的柔性,然而这与天线性能存在矛盾。

自动化毕业论文智能无线技术简介

智能无线技术简介 智能天线原名自适应天线阵列(AAA,Adaptive Antenna Array),最初应用于雷达、声纳、军事方面,主要用来完成空间 滤波和定位,大家熟悉的相挂阵雷达就是一种较简单的自适应无 线阵。移动通信研究者给应用于移动通信的自适应无线阵起了一 个较吸引入的名字:智能无线,英文名为smart antenna或Intelligent antenna。 1.基本结构顾名思义自适应天线阵由多 个天线单元组成,每一个天线后接一个加权器(即乘以某一个系数,这个系数通常是复数,既调节幅度又调节相位,而在相控阵 雷达中只有相位可调),最后用相加器进行合并。这种结构的智 能天线只能完成空域处理,同时具有空域、时域处理能刀的智能 天线在结构上相对复杂些,每个天线后接的是一个延时抽头加权 网(结构上与时城FIR均衡器相同)。自适应或智能的主要含义 是指这些加权系数可以恰当改变自适应调整。上面介绍的其实是 智能天线用作接收天线时的结构,当用它进行发射时结构稍有变化,加权器或加权网络置于天线之前,也没有相加合并器。 2.工 作原理假设满足天线传输窄带条件,即某~人射信号在各天线单 元的响应输出只有相位差异而没有幅度变化,这些相位差异由人 射信号到达各天线所走路线的长度差决定。若人射信号为平面波(只有一个人射方向),则这些相位差由载波波长、人射角度、 天线位置分布唯一确定。给足~粗加权值,一定的人射信号强度,不同人射角度的信号由于在天线问的相位差不同,合并器后的输 出信号强度也会不同。以人射角为横坐标对应的智能无线输出增 益(dB)为纵坐标所作的图被称为方向图(天线术语),智能天 线的方向图不同于全向(omni-)天线(理想时为一直线),而

手机内置天线分类

手机内置天线分类 1. PIFA皮法天线 a. 天线结构辐射体面积550~600mm2,与PCB主板TOP面的距离(高度)6~7mm。天线与主板有两个馈电点,一个是天线模块输出,另一个是RF地。天线的位置在手机顶部。PIFA皮法天线如按要求设计环境结构,电性能相当优越,包括SAR 指标,是内置天线首选方案。适用于有一定厚度手机产品,折叠、滑盖、旋盖、直板机。 b. 主板天线投影区域内有完整的铺地,同时不要天线侧安排元器件,特别是马达、SPEAKER、RECEIVER、FPC排线、LDO等较大金属结构的元件和低频驱动器件。它们对天线的电性性能有很大的负面影响. c.天线的馈源位置和间距一般建议设计在左上方或右上方;间距在4~5mm之间。 2. PIFA天线的几种结构方式 a.支架式 天线由塑胶支架和金属片(辐射体)组成。金属片与塑胶支架采用热熔方式固定。塑胶常用ABS或PC材料,金属常用铍铜、磷铜、不锈钢片。也可用FPC,但主板上要加两个PIN,这两项的成本稍高。 b. 贴附式 直接将金属片(辐射体)贴附在手机背壳上。固定方式一般用热熔结构。也有用背胶方式的,由于结构不很稳定,很少采用。FPC也如此。 3. MONOPOLE(MLK)单极天线 a.天线结构 辐射体面积300~350mm2,与PCB主板TOP面的距离(高度)3~4mm,天线辐射体与PCB的相对距离应大于2mm以上。天线与主板只有一个馈电点,是模块输出。天线的位置在手机顶部或底部。 MONOPOLE单极天线如按要求设计环境结构,电性能可达到较高的水平。缺点是SAR稍高。不适用折叠、滑盖机,在直板机和超薄直板机上有优势。 b.主板 天线投影区域不能有铺地,或无PCB,同时也不要安排马达、SPEAKER、RECEIVER 等较大金属结构的元件。由于单极天线的电性能对金属特别敏感,甚至无法实现。 c. 天线的馈源位置馈电点的位置

手机双频天线设计论文综述

通信工程专业实训 题目:手机内置天线的设计 专业:通信2班 学号:1167119226 姓名:李盼 指导老师:杜永兴 分数:_________________

目录 摘要: 关键字: 第一章:背景介绍 第二章:实训过程记录第三章:实训结论 第四章:实训总结 第五章:参考文献

摘要:现在的电子通讯技术飞速发展,随着技术可经济的推进,人们对手机的要求越来越高,然而手机的基本功能就是打电话,而对手机的内置天线要求就更高难度更大,小型化,并且能工作在不同的频段下,文中主要研究双频手机PIFA天线。采用了开槽的的设计方法实现了天线的双频,工作性能良好,易于实现,现在大多数手机都使用这种天线。 关键字:PIFA天线,双频,GSM,DCS,HFSS 第一章:背景介绍 1.1 移动通信对手机天线的要求 天线最主要的功能在于转换两种不同传播介质中的电磁波能量。在能量转换的过程中,会出现收发信机与天线及天线与传播介质之间的不连续接口。在无线通讯系统中,天线必须依照这两个接口的特性来做适当的设计,以使得收发信机、天线以及传播介质之间形成一个连续的能量传输路径。 移动通信手机对天线的要求: 外在要求: 天线尺寸小,重量轻,剖面低,携带方便,机械强度好 电性能要求: 水平面要求有全向辐射方向图,频带宽,效率高,增益高,受周围环境影响小,对人体辐射伤害小 1.2 手机天线的指标意义 天线输入阻抗: 天线的输入阻抗是以收发机与天线间的接口往天线端看入所得到的阻抗值。这一数值对天线的辐射效率,天线的带内增益波动,天线前端的功率容量有很大的影响。手机天线是一种驻波天线,,天线的阻抗不匹配,将导致大量的信号反射,使天线的辐射效率降低,同时由于反射的影响使得天线在宽频带内的增益有抖动,如果天线的驻波为6,手机前端的击穿电压将降为原来的1/6,而功率容量就会下降。 手机天线驻波对天线效率的影响不可不慎。 天线的驻波要求,我们目前统一要求为小于3。

基站天线 (2)

合肥学院 课程综述 题目:我国基站天线的现状和发展前景___________ 系别:电子信息与电气工程系 _________ 专业: _______________ 班级: ___________ 学号: ____________________ 姓名: ________________________ 导师:郑娟 __________________________ 成绩: _______ 年 4 月 5 日

前言 天线,是用来发射和接收无线电波的一种金属装置。根据使用场合的不同可以分为:手持台天线、基地台天线、车载天线三大类。基站使用的天线属于基地台天线,主要作用是对电磁波进行分集接收和发送,是移动通信系统无线接入网的重要组成部分。 一.基站天线的概念 在蜂窝移动通信系统中,天线是通信设备电路信号与空间辐射电磁波的转换器,是空间无线通信的桥头堡。基站天线就是用来和终端(手机等)收发数据的天线,一般都在楼顶上。 因此基站天线是移动通信系统的重要组成部分,其特性直接影响整个无线网络的整体性能。移动通信基站天线的发展主要经历了全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、双频电调双极化到多频双极化天线,以及MIMO天线、有源天线等过程。 二.基站天线的技术参数 1.电性能参数 1、工作频段(Frequency Range) 2、输入阻抗 3、驻波比(VSWR) 4、极化方式(Polarization) 5、增益(Gain) 6、水平、垂直波瓣3dB宽度(H/V-Plane Half Power Beam Width) 7、下倾角(Down Tilt) 8、前后比(Front-to-Back Ratio) 9、旁瓣抑制与零点填充(Elevation Upper Side lobes & Null Fill) 10、三阶互调(Third Order Inter modulation) 2.机械性能参数 1、尺寸/重量 2、天线罩材料(Radome Material) 3、外观颜色(Colour) 4、工作温度(Operating Temperature Range) 5、存储温度(Storage Temperature Range ) 6、风载(Wind Load) 7、迎风面积(Flat Plate Area)

移动通信基站天线

移动通信基站天线 移动通信基站天线 移动通信基站天线是手机用户用无线与基站设备连接的信息出(下行、发射)入(上行、接收)口,是载有各种信息的电磁波能量转换器。基站发射时,调制后的射频电流能量经基站天线转换为电磁波能量,并以一定的强度向预定区域(手机用户)辐射出去;手机用户信息经调制后的电磁波能量,由基站天线接收,有效地转换为射频电流能量,传输至主设备。基站天线是电磁波传输的第一道空中闸口,它性能的好坏,严重影响到移动通信的质量。 由于天线是开放的分布参数电路,属于“运动电磁场”范畴,而集中参数元件(电阻、电感、电容、导线等)构成的电路,属于“电路”范畴。电磁场看不见,摸不着,看似简单,但其理论计算及测试手段比电路复杂得多。天线专业的这一特点,以及移动通信的特定覆盖要求,使移动通信基站天线具有高技术特点。加之,基站天线的室外高空使用环境恶劣,对其可靠性又提出了更高的要求。高技术加上高可靠性要求,使进入基站天线制造业的门槛较高,没有强的技术实力和资金实力,是很难进入的。 通信天线的原理 通信天线作为无线通信不可缺少的重要部分,其基本功能是辅射和接收无线电波。发射时,把高频电流转换为电磁波:接收时,把电磁波转换为高频电流。 通信天线的种类 按用途可分为基地台天线(base station antenna)和移动天线(mobile and portable antennas);按工作频段可划分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波天线;按其方向性可划分为全向和定向天线;按其结构特性可划分为线天线和面天线。

怎样选择通信天线 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的质量,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意义是:选择使用天线的频率、带宽、增益、额定功率等电气指标是否符合系统设计要求。因此,用户在选择天线时最好向厂家联系咨询。 通信天线基本的性能指标 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,电波传播的距离就越远。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。 天线的电压驻波比 天线输入阻抗与馈线的特性阻抗不一致时,产生的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波,其相邻电压最大值和最小值之比就是电压驻波比。它是检验馈线传输效率的依据。电压驻波比与功率关系如下表。本公司产品符合国家标准,在工作频段的电压驻波比小于1.5,在工作频点电压驻波比小于1.2。电压驻波比过大,将缩短通信距离,而且反射功率将返回发射机功放部分,容易烧坏功放管,影响通信系统正常工作。 电压驻波比 1.0 1.1 1.2 1.5 2.0 3.0 反射功率% 0.0 0.2 0.8 4.0 11.1 25.0 传输功率% 100 99.8 99.2 96 88.9 75 天线的方向性

智能天线综述

文章编号:1006-7043(2000)06-0051-06 智能天线综述 肖炜丹,楼 吉吉,张 曙 (哈尔滨工程大学电子工程系,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:智能天线技术作为ITM -2000(International Mobile Telephone -2000,2000年全球移动电话)的核心技术之一,受到国内外移动通信业的高度重视.本文对智能天线的基本概念、基本原理和国内外研究现状等进行了综合论述,并讨论了其相关技术及应用和发展前景,最后对智能天线技术研究中的难点和应注意的问题发表了看法.① 关 键 词:智能天线;软件无线电;移动通信;ITM -2000;第二代移动通信系统;第三代移动通信系统中图分类号:TN911.25 文献标识码:A Summ arization of Sm art Antennas XIAO Wei-dan ,LOU Zhe ,ZAN G Shu (Dept.of Electronic Eng.,Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China ) Abstract :Great attention is paid to the application of smart antennas by mobile communication trade both here and abroad as one of the key techniques for ITM -2000(International Mobile Telephone -2000).The paper presented basic concepts and principles of the smart antennas ,including its research situation at home and abroad ,and then discussed correlated technologies and potential applications.Finally ,the authors ’opinions were presented about the difficulties and the problems that should be considered in the research of smart antennas. K ey w ords :smart antenna ;software radio ;mobile communication ;ITM -2000;2G;3G 近年来全球通信事业飞速发展,通信业务的需求量越来越大,特别是第三代移动通信等新概念的出现,对通信技术提出了更高的要求.第三代移动通信系统的理想目标是有极大的通信容量,有极好的通信质量,有极高的频带利用率.在复杂的移动通信环境和频带资源受限的条件下达到这一目标,主要受3个因素的限制:1)多径衰落;2)时延扩展;3)多址干扰.为克服这些限制,仅仅采用目前的数字通信技术是远远不够的.近几年开始研究的移动通信的智能技术,即智能移动通信技术,包括智能天线、智能传输、智能接收和智能 化通信协议等,为克服和减轻这些限制,达到或接近第三代移动通信系统的理想目的,提供了最有力的技术支持,已成为第三代移动通信系统最重要的技术保证.而其中的智能天线技术以其独特的抗多址干扰和扩容能力,不仅是目前解决个人通信多址干扰、容量限制等问题的最有效的手段,也被公认为是未来移动通信的一种发展趋势,成为第三代移动通信系统的核心技术.为便于广大通信爱好者能够对智能天线技术有所了解,本文将从智能天线的概念、原理、相关技术及其应用做一简要介绍. ①收稿日期:2000-06-01;修订日期:2000-11-15 作者简介:肖炜丹(1975-),男,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨工程大学电子工程系硕士研究生,主要研究方向:通信与信息系统. 第21卷第6期 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报 Vol.21,№.62000年12月 Journal of Harbin Engineering University Dec.,2000

移动通信基站的天线

基站天线选型 一.天线概念 在无线通信系统中,天线是收发信机与外界传播介质之间的接口。同一副天线既可以辐射又可以接收无线电波:发射时,把高频电流转换为电磁波;接收时把电磁波转换为高频电流。 在选择基站天线时,需要考虑其电气和机械性能。电气性能主要包括:工作频段、增益、极化方式、波瓣宽度、预置倾角、下倾方式、下倾角调整范围、前后抑制比、副瓣抑制、零点填充、回波损耗、功率容量、阻抗、三阶互调等。机械性能主要包括:尺寸、重量、天线输入接口、风载荷等。 基站所用天线类型按辐射方向来分主要有:全向天线、定向天线。 按极化方式来区分主要有:垂直极化天线(也叫单极化天线)、交叉极化天线(也叫双极化天线)。上述两种极化方式都为线极化方式。圆极化和椭圆极化天线一般不采用。 按外形来区分主要有:鞭状天线、平板天线、帽形天线等。 在继续论述天线相关理论之前必须首先介绍各向同性(Isotropic)天线。各向同性天线是一种理论模型,实际中并不存在,它把天线假设为一个辐射点源,能量以该点为中心以电磁场的形式向四周均匀辐射,为一球面波。 另外全向天线并不是没有方向性,它只是在水平方向为全向,但在垂直方向是有方向性的。它与各向同性天线是两个不同的概念。 半波振子是基站主用天线的基本单元,半波振子的优点是能量转换效率高。1.天线增益 天线作为一种无源器件,其增益的概念与一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用,但天线本身并没有增加所辐射信号的能量,它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一方向。增益是天线的重要指

标之一,它表示天线在某一方向能量集中的能力。表示天线增益的单位通常有两个:dBi、dBd。两者之间的关系为:dBi=dBd+2.17 dBi定义为实际的方向性天线(包括全向天线)相对于各向同性天线能量集中的相对能力,“i”即表示各向同性——Isotropic。 dBd定义为实际的方向性天线(包括全向天线)相对于半波振子天线能量集中的相对能力,“d”即表示偶极子——Dipole。 两种增益单位的关系见图1: 图1 dBi与dBd的关系 天线增益不但与振子单元数量有关,还与水平半功率角和垂直半功率角有关。 2.天线方向图 天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形,称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图,用功率密度表示的称之功率方向图,用相位表示的称为相位方向图。 天线方向图是空间立体图形,但是通常用两个互相垂直的主平面內的方向图来表示,称为平面方向图。一般叫作垂直方向图和水平方向图。就水平方向图而言,有全向天线与定向天线之分。而定向天线的水平方向图的形状也有很多种,如心型、8字形等。 天线具有方向性本质上是通过振子的排列以及各振子馈电相位的变化来获得的,在原理上与光的干涉效应十分相似。因此会在某些方向上能量得到增强,而某

移动通信天线介绍

目录 第1章概述 (3) 1.1 天线综述 (3) 1.2 基站天线的发展趋向 (4) 1.3 基站天线设计概念 (5) 第2章基站天线的基本技术 (6) 2.1 基站天线 (6) 2.2 系统要求与天线技术 (8) 2.3 天线分类 (9) 2.4 赋形波束天线的设计 (12) 2.4.1 扇形波束 (12) 2.4.2 垂直面赋形波束 (16) 2.4.3 波束倾斜 (18) 2.5 基站分集天线 (19) 2.6 基站天线的无源交调 (23) 2.6.1 无源交调与收发信频率的关系 (23) 2.6.2 PIM的生成点与抑制技术 (24) 第3章基站天线主要指标的设计规范 (25) 3.1 基站天线电压.驻波比(VSWR) (25) 3.2 增益(G) (25) 3.3半功率波束宽度(HPBW) (26) 3.4前后比(F/B) (26) 3.5端口隔离 (27) 3.6极化 (27) 3.7功率容量 (27) 3.8零点填充 (27) 3.9上副瓣抑制 (27) 3.10波束下倾 (27) 3.11 双频双极化天线 (28) 3.12 双频双工双极化天线 (28) 3.13直接接地 (28) 3.14天线输入接口 (29) 3.15无源交调(PIM) (29) 3.16天线尺寸 (29) 3.17天线重量 (29) 3.18风载荷 (30) 3.19工作温度 (30) 3.20湿度要求 (30) 3.21雷电防护 (30) 3.22三防能力 (30)

概述 1.1 天线综述 随着国内经济的快速、持续发展, 改革开放以来,通信产业发生了巨大变化, 这是 众所周知的。通信技术和经济效益的推进,使得通信产业成为国内最大产业之 一,为了适应这一新兴产业的发展,国家也在通信领域进行了重大机构改革。 随着通信本身向信息经济的发展,信息实际上是现代经济的生命线。因此,通 信已成为商业和工业甚至农业等其他行业持续发展的关键因素。 在通信这一领域内,移动通信的发展更加耀眼夺目,人们已不满足在固定场所 处理信息流。在外出旅游、度假、访问等途中也需要通信,因此移动通信有了 契机,它将被工程师们完善地开发并成功地发展。在国内,从八十年代中期至 今,移动通信的发展变迁是有目共睹的,在您的身边、周围处处可以看到移动 终端----手机,丰富多彩,五花八门的手机几乎无时无刻不在传递信息,包括政 治、经济、文化、生活等多个方面。国内最大的GSM蜂窝移动网的用户已逾 两千万;为了实现村村通电话这一宏伟目标,无线接入系统蓬勃发展,为农 村,尤其是偏远村庄的经济发展提供了信息保障。 移动通信的新技术、新器件令人耳目一新,对天线设计师也提出了前所未有的 要求,如在便携的移动终端上如果使用常规天线,用户是不会接受的,而且设 备小型化、微型化也就毫无意义。因此天线设计师们必须研制小型乃至电子天 线以适应现代技术,既能在很小的界面上工作,还要满足电性能指标。然而, 对于天线设计师,不能停留在这种意义上的设计,还有更高的要求,先进的天 线设计能使天线产生另外的系统功能,如分集接收能力,降低多路径衰落,或 极化特性的选择功能等。尤其移动天线设计不再局限于在一个轮廓分明的平坦 基面上实现小型化、轻重量、薄剖面或平嵌安装的全向天线,而是建立一个复 杂的电磁结构,使其在无线信道中发挥重要作用,并成为系统设计的有机部 分,涉及传播特性、本地环境条件、系统组成和性能、信噪比、带宽特性、天 线本身的机械结构、制作技术的适应性以及使用安装的方便性等。移动系统本 身的种类对天线设计影响也很大,陆地、海面、天空和卫星系统之间就有很大 不同。在分区系统中,辐射方向图必须与区域图相一致以避免干扰;城市通信 要采用分集接收以克服多路径衰落;移动终端要求降低移动系统和天线的尺 寸。在小型化便携设备中(如手机),天线和收发信的射频前置电路通常一体

4G中的MIMO智能天线技术

4G中的MIMO智能天线技术 一、引言 智能天线通常也称作自适应天线阵列,可以形成特定的天线波束,实现定向发送和接收,主要用于完成空间滤波和定位。从本质上看,它利用了天线阵列中各单元之间的位置关系,即利用了信号的相位关系克服多址干扰及多径干扰,这是它与传统分集技术的本质区别。 MIMO系统是指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统,其有效地利用随机衰落和可能存在的多径传播来成倍地提高业务传输速率。其核心技术是空时信号处理,即利用在空间中分布的多个时间域和空间域结合进行信号处理。因此,可以被看作是智能天线的扩展。 智能天线系统在移动通信链路的发射端/或接收端带有多根天线,根据信号处理位于通信链路的发射端还是接收端,智能天线技术被定义为多入单出(MISO,Multiple Input Si ngle Output)、单入多出(SIMO,Single Input Multiple Output)和多入多出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)等几种方式。 For personal use only in study and research; not for commercial use 二、多入多出智能天线收发机结构及研究进展 从图1可以看出,比特流在经过编码、调制和空时处理(波束成行或空时编码)后,映射成不同的信息符号,从多个天线同时发射出去;在接收端用多个天线接收,进行相应解调、解码及空时处理。

For personal use only in study and research; not for commercial use 图1多输入多输出智能天线收发机结构 MIMO系统中的空时处理技术主要包括波束成形(beamforming)、空时编码(space-time coding)、空间复用(space multiplexing)等。波束成形是智能天线中的关键技术,通过将主要能量对准期望用户以提高信噪比。波束成形能有效地抑制共道干扰,其关键是波束成行权值的确定。 1.MIMO系统的发射方案 For personal use only in study and research; not for commercial use MIMO系统的发射方案主要分为两种类型:最大化数据率的发射方案(空间复用SDM)和最大化分集增益的发射方案(空时编码STC)。最大化数据率发射方案主要通过在不同天线发射相互独立的信号实现空间复用。空时编码的方案是指在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声所导致的符号错误率,它通过在发射端的联合编码增加信号的冗余度,从而使信号在接收端获得分集增益,但空时编码方案不能提高数据率。 (1)空时编码一些文献中给出了大量的发射机制,这些机制分别可以使频谱效率最大、速率最高、信噪比(SNR,Signal to Noise Ratio)最大,它们都依赖信道状态信息(CSI,Channel State Information)在发射端和接收端的已知程度。CSI在接收端通过信道估计可以获得,然后,通过反馈可以通知发射端。 对于发射端不需要CSI的发射机制,可以引入空时编码或者采用空间复用增益来利用空间维数。空时编码主要分为空时格码和空时块码。接收到的信号通过最大似然(ML,Ma ximum Likelihood)译码器进行检测。最早的空时编码是空时格码STTC(Space-Time Tr ellis Code),在这种方式下,接收端需要多维维特比算法。STTC可以提供的分集等于发射天线的数目,提供的编码增益取决于码字的复杂度而无需牺牲带宽效率。空时分组编码(S

第六讲 手机天线类型比较和结构射频规则

第六讲手机天线类型比较和结构射频规则 一、各种手机内置天线的特点和演变过程 在常见的手机天线结构中,陶瓷介质天线由于Q值很高,带宽窄,损耗大,并且易受环境的影响而产生频率漂移,因此不推荐作为手机主天线使用,但由于其尺寸小的优势,可以用作对接收灵敏度要求不高的蓝牙天线。PCB板天线也一般仅仅是通过将外置单极子天线通过PCB过孔和PCB走线将辐射体做在PCB板上,并利用介质板的介电常数在一定程度上减小天线尺寸的形式,这种天线也由于介质板的损耗常数而产生一定的损耗,所以在大多数高端机情况下也不推荐使用,仅在少数低端机和工作频点较少的情况下才为节约成本而使用。PCB天线可作外置天线也可作内置天线。 PIFA天线自产生以来,一直到今天都一直是内置天线的主要形式,因为它尺寸较小,可以充分利用PCB板作为接地面,并通过接地片将谐振长度缩小为四分之一波长。但是随着手机小型化和集成度更高的发展要求,原有PIFA天线逐渐显示出一些对结构方面的严格限制。于是有不少业界领先的手机制造商Motorola、Samsung、Sony-Ericsson等公司逐渐改变手机天线的设计风格,改用各种变形的单极子天线设计,这样就减小了结构对天线的依赖性,增加了手机外观的灵活性。比如索爱E908的菱形天线设计,Samsung E708的城墙线(Meander)天线设计,以及Motorola V3中使用的一个金属铜棒作为天线的设计。这些新型的天线设计显示了高超的设计技巧,它们往往不易被天线其他天线厂家和手机厂家模仿,并逐渐发展成手机天线厂家之间和手机厂商之间竞争的一项核心技术。 二、PIFA天线和单极子天线的性能比较 前面我们已经分别对单极子天线和PIFA天线的一般特性进行过分析,下面我们在几种重要的特性方面比较一下两种天线性能的优劣。 1.空间结构要求 两种天线的设计对空间的预留都必须考虑Chu极限定理,但在组成上,PIFA要求必须有一个辐射单元和一个大的接地面,两者互相平行,并且辐射体和接地面之间必须有一个不小的间距。接地面和辐射体都是物理实体,它们必须位于手机上,所以对结构限制较大。采用PIFA天线手机不可能做得很薄。 而采用单极子天线进行设计,则天线仅有一个辐射体而没有地面,因此它对辐射空间的要求就仅仅是天线辐射体周围的空间而没有地面的限制,天线占用的辐射空间可以不在手机体上而在手机周围的外界空间。因此对结构的限制较小。

智能天线技术研究及其相关介绍

智能天线技术研究及其相关介绍 智能天线原名自适应天线阵列(AAA,AdapTIve Antenna Array),最初应用于雷达、声纳、军事方面,主要用来完成空间滤波和定位,大家熟悉的相控阵雷达就是一种较简单的自适应天线阵。移动通信研究者给应用于移动通信的自适应天线阵起了一个较吸引人的名字:智能天线,英文名为smart antenna或intelligent antenna。 1.基本结构顾名思义自适应天线阵由多个天线单元组成,每一个天线后接一个加权器(即乘以某一个系数,这个系数通常是复数,既调节幅度又调节相位,而在相控阵雷达中只有相位可调),最后用相加器进行合并。这种结构的智能天线只能完成空域处理,同时具有空域、时域处理能力的智能天线在结构上相对复杂些,每个天线后接的是一个延时抽头加权网(结构上与时域FIR均衡器相同)。自适应或智能的主要含义是指这些加权系数可以恰当改变、自适应调整。 上面介绍的其实是智能天线用作接收天线时的结构,当用它进行发射时结构稍有变化,加权器或加权网络置于天线之前,也没有相加合并器。 2.工作原理假设满足天线传输窄带条件,即某一入射信号在各天线单元的响应输出只有相位差异而没有幅度变化,这些相位差异由入射信号到达各天线所走路线的长度差决定。若入射信号为平面波(只有一个入射方向),则这些相位差由载波波长、入射角度、天线位置分布唯一确定。给定一组加权值,一定的入射信号强度,不同入射角度的信号由于在天线间的相位差不同,合并器后的输出信号强度也会不同。 以入射角为横坐标,对应的智能天线输出增益(dB)为纵坐标所作的图被称为方向图(天线术语),智能天线的方向图不同于全向(omni-)天线(理想时为一直线),而更接近方向(direcTIonal)天线的方向图,即有主瓣(main lobe)、副瓣(side lobe)等,但相比而言智能天线通常有较窄的主瓣,较灵活的主、副瓣大小、位置关系,和较大的天线增益(天线术语,天线的一项重要指标,是最强方向的增益与各方向平均增益之比),另外和固定天线的最大区别是:不同的权值通常对应不同的方向图,我们可以通过改变权值来选择合适的方向图,即天线模式(antenna pattern)。

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