相信有一天十篇

相信有一天篇1

关键词：仪表着陆系统 监控 网络 空间信号合成 调整

中图分类号：TP272 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0060-02

仪表着陆系统（Instrument Landing System），俗称盲降。这是在精密进近程序的最后阶段，为飞机提供航向道和下滑道信号，引导飞机沿预定的轨迹下降着陆。仪表着陆系统信号准确性及完好性直接影响到航空安全，也关系到机场运行的天气标准及航班的正常率。在民航的设备运行维护规程中要求导航设备运行的完好率要达到90%，而正常率要达到99.98%。由此，需要一套完整的系统对设备发出的信号进行监控。

1 仪表着陆系统简介

ILS的地面设备包括航向信标台（LOC）、下滑信标台（GP）及测距仪（DME）。航向信标台设置在飞机着陆方向的对端，其天线阵通常设置在跑道中线延长线上，它由一组垂直于跑道中心线的天线组成，向前辐射出航向信号，为进场着陆的飞机提供相对于跑道中心线的水平方位引导信息。下滑信标台则设置在跑道入口端，位于跑道的一侧，其天线阵由一组挂在下滑铁塔上的垂直于地面的天线组成，向前辐射出下滑信号，为进场着陆的飞机提供垂直方位引导信息。

为了能给飞机提供水平方向及垂直方向的引导信号，在《国际民航公约》的附件10中对航向及下滑的信号的场型、分布及强度等进行了详细的规定。如在附件10中第三章第一节“仪表着陆系统（ILS）规范”中，“3.1.3甚高频航向信标及其监视器”对航向的射频、覆盖、航道结构、载波调制、航道对准的准确度、位移灵敏度及监控提出了要求，而在3.1.4中则对下滑相应的内容提出了具体的要求。

如何形成符合要求的空间场型呢，航向的实现方法就在跑道延长线上在与跑道垂直的方向上安装一排的航向天线阵，而下滑则是根据场地地形设置在跑道的一侧，在铁塔上垂直安装2～3个下滑天线来实现。分配网络将航向机房送来的射频信号CSB和SBO（双频系统还有CLR CSB及CLR SBO）进行幅度与相位的分配，以特定的幅度和相位关系馈给每个天线单元，将信号辐射到出去后在空间合成，形成航道及下滑道扇区。

当天线将信号发射出去后在空间合成，给飞机提供引导信号。但怎样才能保证信号的符合附件10要求的呢。当然，每180天的飞行校验，让校验飞机在空中接收航向信号，通过分析来检查信号是否合格是最好的方法。但在平时，我们怎么检查信号是否正常呢，这就要依靠监控系统了。通过监控网络，对发射出去的信号进行取样分析，来保证信号的正常。下面就以国内使用最普遍的Normarc设备为例对监控网络进行讨论分析。

2 航向监控网络分析

为了监控航向发射的信号，我们可以在外场接收信号，对信号进行取样分析。比如为了检查航道的位置，在天线前端约100 m处的跑道中心延长线上安装一个近场监控天线。对这个天线所收到的信号进行分析，得到它的信号强度、调制度和及调制度差。由此来监控航道信号的正确与否。

但是，其它位置的信号是否正确呢？比如宽度信号点，余隙信号点等等。当然，我们也可以在这些位置放置接收天线来分析信号的正确与否。但在实际工作中，这种实现方法比较复杂，同时，不是所有的机场都有合适的位置来放置这些天线。进一步想，如果环境没有什么变化，那么，空间信号就是由发射天线所发出的信号所决定。因此，重要的是发射天线发出去的信号一定要正确，不能有偏差。通过校飞，我们知道了空间的信号符合附件10的要求，但随着时间的变化，由于环境温度的变化，元器件的老化，甚至设备故障，都会导致空间信号发生变化。因为这些变化都是由发射信号的变化所引起的，因此我们监测发射信号的变化就可以体现空间信号的变化了。

那么应该如何监测发射信号呢。变化是必然有的，但变化多少是在容许的范围内呢，变化多少又必须关闭设备，以免误导飞机呢。在附件10的“3.1.3.11监控”部分对此有要求：“a）对于Ⅰ类设备性能的航向信标，在ILS基准数据点处，平均航道线从跑道中心线的位移大于10.5 m（35英尺），或线性等于0.015DDM（以小者为准）；......d）使用单频系统提供基本功能的航向信标，输出功率降低到额定值的50%；......f）位移灵敏度的变化超过航向信标设备频率定值的17%”。因此，我们对发射信号进行取样，对几个关键的参数进行模拟，就可以监控外场信号是否正确了。对此，航向监控网络对每个天线的发射信号进行取样，模拟了跑道中心的航道信号、航道宽度点处的信号及余隙信号。

当我们模拟远场的信号时，我们认为测量点P足够远，这样各个天线到达测量点的信号是平行的，只是因为位置的不同，到达测量点有路程差。这个路程差与角度θ（P点与天线阵中心点的连线与跑道中心线的夹角）有关，与天线阵的各天线到1号天线的距离有关，当选定天线类型时，各天线之间的距离是确定的，而当P点确定后，角度θ也是确定的。当P点在跑道中心线上时，θ=0，各天线的取样信号同相合成，这样得到航道的模拟信号。当P点在宽度点时，将各个天线的采样信号移相合成。根据天线阵的类型及航道宽度不同，各天线采样信号的移相多少也不同，这些信号移相的多少在出厂时已经定做好了的，在现场只做微调就可以了。同样，当P点处于余隙位置时，同将采样信号移相合成即可。图1显示了20单元航向天线的监控网络信号合成示意图：信号分配器将天线采样信号分成三路，分别合成航道、宽度及余隙信号。其中图中只画出了航道CL这一路信号的合成图。

3 航向监控网络的调整

航向监控网络的调整就比较简单，首先，要保证取样信号的正确及一致性，这样，就要测量从天线取样回来的信号是否能正确反映天线所发射的信号。我们通过网络分析仪测量每个监控天线对发射信号的采样是否一致，相对于1号天线，采样信号相对发射信号的幅度与相位要求在一定的范围内，如Normarc要求在±0.2 dB及±3 °的范围内。如果是幅度达不到要求，则要检查天线、发射电缆及监控电缆是否有故障。如果是相位达不到要求，则要修剪监控电缆长度，使之达到要求。

在保证取样信号正确后，就需要对监控网络进行调整。由于不同机场的跑道长度不一样，这样航道的宽度就不一样。而航道宽度不一样，则合成宽度信号时信号的相移就不一样。在出厂时设备厂家针对不同宽度范围配备了几条电缆来更换，以满足不同的宽度要求。接上合适的电缆后，对监控网络的调整则是改变CL及DS移相器，使得CL DDM值为0，DS DDM的值为15.5%即可。

4 下滑监控网络分析

对于下滑而言，同样有一个近场监控天线监控着下滑道的信号，看下滑道是否有偏移。而对下滑道及宽度、余隙的远场信号模拟同样是通过对发射信号的采样及合成。与航向不同的是，航向信号的合成只要移相合成即可，但下滑不一样，下滑是利用地面反射来工作的，所以模拟远场下滑的信号时要考虑地面镜像天线的影响。

如图1所示，远场P点收到下滑天线的直射信号，同时收到下滑天线从地面的反射信号。信号从下滑天线辐射到地面后反射到P点，其效果就类似于在地面以下存在着另个一个天线，它发射的信号与地面上天线所发射的信号幅度相等，相位相差180度。考虑到下滑天线与其镜像天线到P的距离差远远小于天线到P点的距离，我们认为这两个天线发出的信号到达P点时幅度相等，只有相差。这样的两个信号在P点空间合成后，其合成信号的相对幅度为：

（1）

其中H0为天线的挂高，A0为天线发射信号的幅度，而角度θ则为PA的连线与反射面（地面）的夹角，λ为发射信号的波长。而合成信号的相位则相当于从两个天线之间发射信号的相位加90度，即A点信号的相位加90度。因此，下滑3个天线到达P点的相位是相等的，只有幅度不同。

在Normarc下滑设备天线挂高的计算中，下天线挂高的计算公式为：

（2）

其中θ0为下滑角。将式（2）代入式（1），则得到下天线在P点的合成信号幅度为：

（3）

在一个确定的机场，其下滑角是不变的。因此，这个幅度的大小只与检测点P的角度θ有关。

同理，中天线及上天线的挂高为下天线的2倍及3倍，因此其相对幅度为：

下滑设备监控网络监控3个方位的下滑信号，分别是：下滑道信号（θ0），下滑宽度信号（θ0-0.12θ0）及下滑余隙信号（θ0-0.7θ0）。

当θ0为3 °角时，下滑宽度及余隙的角度分别为2.64 °及0.9 °。将这3个值分别代入，则各天线信号在P点的相对幅度如表1。

查看下滑监控网络的出厂测试报告，其相对值与上述结果相一致。

5 下滑监控网络调试

下滑监控网络的调整步骤如下。

（1）关闭余隙信号，使下天线只发射CSB信号（将分配网络H4的1端接假负载），上天线只发射SBO信号，在SBO通道加90 °线，外场接收机接监控网络的CL输出端，调整移相器PH1使CL的DDM为0。

（2）去掉SBO通道的90 °线，恢复H4，调衰减器AT1使CL的DDM为0。

（3）在SBO通道加90 °线，外场接收机接监控网络的DS输出端，调移相器PH2使DS端的DDM为0。

（4）去掉90°线，调衰减器AT2使DS端的DDM为8.75%。

（5）外场接收机接监控网络的CLR输出端，调移相器PH3使CLR的DDM尽可能地大（150Hz占优）。

（6）开CLR信号，检查CLR的DDM不少于38%。

由以上的调整步骤可以看出，第1、2步的目的是调整上天线监控信号相对下天线监控信号的相位及幅度，第3、4步的目的是调整中天线监控信号相对于下天线监控信号的相位及幅度，这样，就使得上、中、下天线监控信号相对的幅度及相位达到要求。第5、6步则是调整中天线监控信号余隙支路相对的相位，使得余隙信号符合要求。

6 结语

由于仪表着陆系统的重要性，每180天就要对其发射的信号进行空中校验，以保证发射信号的正确性。而在其运行期间，对发射信号的偏差也有严格的要求，所以在飞行校验时，不仅要对正常工作时的信号进行空中校验，而且对设备的告警门限也要进行飞行校验，以保证航向及下滑信号的变化不会超出门限，能满足飞行安全的要求。同时，由于环境因素的变化、元器件的老化及性能漂移，在每次校飞后，设备参数都会有所变化，这样，在每次的校飞后就要对监控网络进行调整，以保证它能正常工作。

参考文献

[1] 刘永涛.仪表着陆系统的校验与设备调试方法[J].科技视界，2013（9）：58-59.

相信有一天篇2

它常常妄想自己是飞鸟，是玉蝴蝶。哪怕是一只普通的蝴蝶。现在想想；就算自己长得像蝴蝶，也不过是一只假蝴蝶，也就是一只毛毛虫。永远成不了高傲的玉蝴蝶。曾经有棵很老的松树爷爷告诉它；你是一只真蝴蝶，有可能是还是一只玉蝴蝶。包括美丽、飞舞、称赞。它只是不相信别人，也不相信自己，因为它总缺少那么一点点的——自信！

每天，它就会像一只复制机器一样，克隆着每天的生活。直到有一天，天使告诉它；如果它能找到自信，知道究竟什么是自信？天使就答应把它变成一只玉蝴蝶。它抱着惟一的信念和美梦，想到：如果我成了玉蝴蝶，我就不用天天伪装着自己了，我就可以向美丽的花朵飞去，可以自由的翩翩起舞，可以得到别人的赞美。

究竟什么是自信呢？它问蜜蜂，蜜蜂连自信还没听说过呢？它又问落叶什么是自信？可落叶还没来得极开口，就已经落了下去。它又问玉蝴蝶，什么是自信？可玉蝴蝶只顾着找天国里最美丽的花朵，却如何也不搭理它。难道自信藏了起来吗？那么它藏在哪儿呢？会不会在浩瀚的海底里；在炎热的太阳里；还是跟我一样，伪装着自己；或者它被收藏在雷锋塔里。又或许，它被——我无法找到它，难道是天使在故意骗我吗？不；我应该相信天使。相信自己有能力找到自信。还可以相信自己是一只真蝴蝶。相信自己——。啊！莫非这就是自信。我终于找到它了。

相信自己，相信自己不比别人差，我终于找到了你——自信。

但它并没有去找天使将它变成玉蝴蝶。而是它自己去试着像玉蝴蝶那样飞翔。因为它相信自己并不比玉蝴蝶差。它勇敢的张开了翅膀，因为它从未害怕过跌倒。它像玉蝴蝶那样翩翩起舞，可招来了不少朋友的非议，但它不怕嘲笑。因为它相信自己。它向自由的梦想飞去。它不再羡慕玉蝴蝶了。

相信有一天篇3

关键词：信号 空间相关性 多天线

中图分类号：TN911.22 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0056-01

多天线技术在广义上是指使用多根发送天线或者接收天线的技术，在铁路信号传输上得到了广泛应用。而空时码技术是多天线系统的支撑技术，应用于天线之间距离足够远，相关性足够小的情况。该技术可进一步分为基于分集（包括发射分集和接收分集）的时空码和基于空分复用的空时码。空时码技术是当前的研究热点之一，其在空间域和时间域联合处理铁路接收信号的特点可以充分利用空间信号处理技术和时间处理技术的优势，有效抵抗符号间干扰，减少多址干扰，增加分集增益一级提高整个天线阵的增益。

在铁路信号空时码和MIMO技术中，通常假设发送天线和接收天线分别是独立不相关的，然而实际系统对天线设置的限制，天线之间往往存在一定的相关性。为了更直接分析相关性的影响，本文采用平坦衰落MIMO信道进行分析，并假设发送天线和接收天线分别呈均匀直线排列。在下面的分析中，设发送端和接收端天线数分别为和，MIMO信道冲激响应矩阵为，其中，表示由第个发送天线到第个发送天线的平坦信道冲激响应。接收天线上的高斯白噪声独立不相关，均值为，方差为。下面具体分析题录信号中的空间相关性对多天线技术的影响。

1 空时分组码STBC及空间相关性影响

当发送天线之间和接收天线之间存在空间相关性时，假设相邻发送或接收天线之间的空间相关数相等，即，对上述STBC方案的性能参数进行分析：

使用上述参数仿真计算可知：空间相关性使得STBC性能恶化，并且随着空间相关性的增强，性能损失增加；当相邻发送或接收天线之间的相关系数小于0.7时，性能损失小于1dB，因此存在较小相关系数时，STBC的性能损失较小；当相关系数为0.99时，性能损失大约为3dB，因此较大相关系数会使得STBC的性能恶化。

2 分层空时码V-BLAST及空间相关性影响

3 基于特征空间的MIMO技术及空间相关性影响

根据基于特征空间的MIMO算法，可知系统的频谱效率为。由此课间，信道互相关矩阵的特征值是影响信道容量和频谱效率的重要因素，二空间相关性影响特征值的经验分布。仿真试验中假设发送天线数和接收天线数分别为4，且分别呈均匀直线排列，设发送相邻天线和接收相邻天线之间的相关数相同，即。空间相关性影响信道互相关矩阵的特征值分布。当空间相关性较强时，只存在较少的可利用的特征子信道，进而影响信道的频谱效率，信道容量随着空间相关性的增强而降低。

4 小结

上述多种多天线技术都有较为优越的性能，但是在译码复杂度、最适于何种信道、对天线的要求又有所不同。总之，多天线技术可以有效地抵抗衰落的影响，克服功率和容量极限。不同的多天线技术适用于不同的通信系统，从发展的趋势来看，可以将上述多种多天线技术有效地结合以适用多种需求。

参考文献

[1]吕波.MIMO空间相关性近似算法及性能研究[D].南京信息工程大学硕士论文，2011.

[2]张平，陶小峰，王卫东，雷鸣.空时码.电子学报，2000，28（11A）：110-113.

[3]温沛霖.高速铁路移动环境下MIMO信道预测与预处理技术研究[D].西南交通大学硕士学位论文，2012年.

[4]薛辉.无线MIMO系统中空时编码技术研究[D].西安科技大学硕士学位论文，2010年.

[5]缪丹，卢晓文，谢显中.第三代移动通信中的空时编码技术[J].无线电通信技术，2004年01期.

[6]韦忠义，杨绿溪.空时编码与MIMO-OFDM系统的结合研究[J].大众科技，2005年08期.

[7]孙鑫，赵光，孟凤琴.Turbo码级联空时码的系统性能分析[J].西安邮电学院学报，2011年03期.

相信有一天篇4

1、一个无所不晓的人，通常都是经历千万寻根问底后方才天道酬勤熟能生巧的。

2、我一直在努力，因为我深信天道酬勤的道理。

3、天道酬勤，凡事感恩。滴水之恩，当涌泉相报。

4、钱和华罗庚是同学，年轻时候都靠勤奋努力，他们都相信天道酬勤。

5、只要辛勤努力，就不信没有天道酬勤的道理。

6、我相信天道酬勤，我愿意面对生活方方面面，用自己的努力去创造美好的明天！

7、天道酬勤，勤能补拙，相信有付出就会有收获。

8、我相信，天道酬勤，勤能补拙，相信有付出就会有收获。

相信有一天篇5

关键词：空天网络 终端 STK仿真

中图分类号：TN927 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）03-0013-02

1 引言

天基信息网络是由不同空间层次上不同种类、不同功能的终端以及相应的地面设施，通过星地、星间链路构成的天地一体化综合系统。天基信息网络具有全球全时覆盖能力，通过它能够将太空、空中、海洋、陆地的资源紧密集成，用户能以服务器、终端的身份自由加入或离开网络。天基信息网络还可以综合军民两用的多种航天系统，包括侦察监视、环境与灾害检测、导弹预警、导航定位、通信广播、空间防御与对抗等，具有自主的信息获取、存储、处理及分发能力[1-4]。天基信息网络的重要基础是天基信息传输网，包括构建天基骨干传输网，并能支持各类空天终端的接入，实现天基信息网络的融合共享。

与现有的卫星通信系统相比，未来天基信息传输网络支持的终端类型、业务类型、服务质量要求更为丰富。与现有的卫星通信系统相比，未来的天基信息传输网要求能够支持各类空天平台的随时接入，同时要求支持宽带高速链路的多址接入。由于接入到空天信息网络的平台类型很多，包括卫星、导弹、飞船、高超声速飞行器等，不同平台的轨道高度、运行轨迹以及机动能力差异很大，同时不同平台对通信传输的需求也存在较大差异，现有天基测控通信系统能够较好的支持单址高速以及多址低速等测控通信需求，但实现多址高速接入的体制还不成熟。本文针对未来空天信息网络支持多址高速接入的测控通信要求，对各类天基信息网络平台的链路动态进行了仿真分析，并基于STK构建了天基宽带多址接入场景模型。

2 天基信息网络宽带接入概述

天基信息网络环境的复杂性和功能的多元性决定了天基信息网络对通信传输的要求更高，如何保障不同用户的QoS、高效的利用空间资源，就成为了链路层接入系统需要解决的问题。天基信息网络的宽带接入场景与一般地面网络的宽带接入有较大的区别，考虑以静止轨道卫星作为接入点，一个空天飞行器通过该接入点接入到天基信息网骨干传输网。假设飞行器是用于侦察，需要实时回传高速的侦察信息，这一通信场景具有以下特点[1]：

（1）连接持续时间短，通常为几秒或十几秒；

（2）业务数据量大，通常为数百Mb甚至数Gb；

（3）业务数据完整性要求较高。

3 天基信息网宽带接入场景建模

天基信息网络中存在着各种各样的通信平台，如卫星、战斗机、平流层飞艇等等。按照平台所隶属的空间层次，可以将通信平台分为以下五类[5]：卫星、临近空间平台、近地面终端、导弹、地面站 。

本文意义在于针对天基网络宽带多址接入进行研究，所以根据其接入终端的“高动态性”、“提供不同业务优先级支持”、“负载和能量均衡”等特点，选取三类终端进行建模仿真。分别是：低轨卫星、临近空平台、超高声速飞行器作为链路分析的对象，其详细参数选取如表1：

对于天基宽带多址接入，考虑到终端的功耗、体积的约束问题，只能采用基于FDMA实现多个高速链路的动态接入，但FDMA方式存在频谱效率较低、交调、峰均比高等问题，需要根据不同平台的运动轨迹特性进行优化设计。静止轨道卫星作为接入节点，考虑到上述不同空天平台的宽带接入需求，基于STK软件构建的仿真场景如下图所示。基于上述仿真模型，可以分析不同空天平台相对于接入卫星的可见性，覆盖性能，AER（azimuth、elvation、range）及其变化率，进而分析空天网络宽带接入用户的相对方位、多普勒频移、以及远近效应，为天基信息网络接入系统的设计以及无线资源管理提供依据。

4 基于STK的链路特性仿真

基于上述仿真场景，对低轨道卫星、超高声速飞行器以及临近空间平台的空间接入链路动态特性进行仿真分析。

4.1 低轨卫星

首先，分析低轨卫星的AER变化，从长期来看，Globalstar星座内的所有卫星具有对称性，分析其中任意一颗卫星的AER即可得到整个星座的AER变化，如图1，图2所示。

根据上图及仿真统计数据可知：低轨卫星分布在俯仰角-79.4°～-90.0°之间；方位角为0°～360°；距离分布在34379～46183km；由于低轨卫星高度相比高轨较低，其俯仰角分布在较小的范围，变化较为缓慢，而方位角则相对变化较快。进一步分析相对运动速率，由2图可知，低轨卫星相对于高轨宽带卫星的运动速度在-6.8～6.8km/s，加速度在-3.1～7.3 m/s2。通过以上两者以及频率便可得到多普勒范围以及多普勒变化率的范围。

4.2 超高速轰炸机

为了分析超高速轰炸机的链路特性，设置超高速轰炸机高度30 km，速度1.5 km/s，从（经度114°，纬度39.9°）的位置飞向目标点（经度0°，纬度50°），航程8187 km如图3，图4所示。

根据4、5两图及仿真统计数据可知：超高速飞行器分布在俯仰角-81.28°～-82.48°之间；方位角为230.86°～305.93°；距离分布在38566～41720km；俯仰角分布在较小的范围，变化较为缓慢，而方位角则相对变化较快。相对运动速度分布在0～0.9 km/s，加速度为0.03～0.24m/s2。

4.3 综合比较

为了进一步，综合三种链路分析对象，得到在本文设置的仿真参数下，低轨卫星、超高速飞行器、临近空平台的相关性能参数如表2：

根据表2可知：

从出现的方位角、俯仰角、链路的距离、速度等角度看，低轨卫星都具有最大的动态范围，由大到小排序依次为：低轨卫星、超高声速飞行器、临近空平台；在加速度的方面，低轨卫星具有最大的动态范围，两者间有着较大的多普勒变化率；并且在平均时长方面，临近空平台由于变化缓慢，往往需要较长的链路需求。

5 结语

本文从天基信息网络的用户出发，介绍了空天网络平台的几种典型的终端类型，研究各个终端的参数设置，为了分析空天平台的链路特性，并将选取的典型空天网络目标在STK中建模，通过分析可见性，覆盖性能，AER（俯仰角、方位角、距离）及其变化率，进而分析空天网络宽带接入用户所处于的高轨宽带卫星的方位，对应的多普勒频移率以及远近效应等影响因素，为空天网络通信系统的体制设计以及无线资源管理提供参仿真了不同用户的天线指向、相对高轨道卫星的运动速度、相对距离、方位角等特性，为空天网络多用户接入系统的设计提供了重要的参考，具有较强的工程实践价值。

参考文献

[1]李轶璋.空天网络接入算法设计与仿真[D].华中科技大学，2008.

[2]凌钧.空天异构组网技术研究[D].华中科技大学，2013.

[3]卜银娜.空天网络高动态切换控制算法研究[D].华中科技大学，2011.

[4]肖明君.空天网络接入与切换的实现技术的研究[D].沈阳理工大学，2009.

[5]张华涛，孙富春，徐帆江.分层卫星网络中的接入策略研究[J].计算机工程与设计.2005（05）：1121-1124.

[6]常建龙，赵良玉，李克勇.临近空间平台与空天飞机在未来战争中的协同作用[J].飞航导弹.2012（09）： 81-84.

相信有一天篇6

论文 关键词:智能天线　无线通信　空分多址　自适应天线　应用

论文摘要:采用数字信号处理技术形成定向波束的智能天线,引起了无线通信工程技术人员的极大重视。作者在对天线传统认识的基础上阐述了智能天线的基本概念、特点、实现方法和应用前景。

一、概述

天线是实现电磁波传播的必备器件:信号发射端利用天线实现电磁波辐射,信号接收端利用天线实现电磁波感应。因此,不论何种通信系统,只要它采用无线传输方式,就必须使用天线,而不论该系统采用的工作频率是多少,属于何种频段,也不论采用什么多址技术或者什么调制技术。

随着通信的 发展 和技术的进步,对所用器件、部件的要求也越来越高。智能天线正是适应通信发展而产生的新事物——在无线接入系统、卫星通信系统和移动通信系统(不论在公众通信网中,还是在专用通信网中)以及军事通信等系统中,均有其重要应用,并由此而带来诸如抗干扰能力、频率利用率等性能大幅度提高的一系列优点。

尽管智能天线还是起着电磁波的辐射和感应作用,但是,智能天线是一个崭新的概念。

二、常规天线与智能天线

按照分类方法不同,常规天线(下文称天线)有众多的分类。例如,若按振子形状分类,天线可分为线状天线和面状天线:后者有抛物面天线,卡什格仑赋形天线等(用于微波频段);前者有布朗天线、j形天线、折合振子天线、八木天线、鞭状天线、螺旋天线、菱形天线等(常用于特高频、甚高频、短波频段)。若按方向性图分类,天线又可分为无方向性天线(即全向性天线)和定向性天线:前者如外露偶极子天线、共轴天线等,其特点是当它们用于信号发射时,不论收信用户位于何处,发射能量通过天线能作3600均匀分布;诸如角反射天线、角形反射器天线等则属于定向性天线。此类天线在一定方向上形成信号的发射或接收,能量的有效性较高。若按材料分,又有金属天线和介质天线之分。若按电场强度方向分类,天线又有垂直极化、水平极化等之分。当然,天线还有其它的分类方法,我们不一一例举。但无论怎么说,通信天线的构成比较简单,即使将用于与发射机、接收机相连的馈线算入,构成“天馈线系统”,但是,它依然是一个简单系统。

智能天线则是一个复杂的系统,而且随着性能要求的提高,智能天线也越加复杂。可以认为智能天线是从自适应天线发展起来的,但是二者之间有着显著的差异:自适应天线主要用于雷达系统的干扰抵消,而且是干扰信号强度特大,数量又不多的场合。在无线通信系统中,主要基于多径传播的干扰,其幅度一般较小,但数量往往很大,尤其是电波在城市地面传播时更是如此。这些差异导致在方向性图的形成上,或者说在信号的处理上有着各自的特色。既然智能天线从自适应天线发展而来,所以智能天线有着与自适应天线相类似的结构,用于信号接收时的智能天线结构图见图1。就是说,智能天线是由一个天线阵列和一组波束形成 网络 (亦称聚束网络)联合构成的系统。所以,从硬件构成来看,将智能天线称为“智能天线系统”是可以理解的。

用于收、发信侧的智能天线结构是相仿的,其工作原理也一致。这里以发送用智能天线为例,说明其波束形成原理。将待发射的各路信号s1(t),s2(t)……sm(t)组合成m维信号集合:s(t)=[s1(t),s2(t)…sm(t)]t,再在n×m矩阵网络中实现复数加权系数w加权,得到一个n维的阵列输出信号:

x(t)=w×s(t) (1)

其中,x(t)=[x1(t),x2(t)…xn(t)]t。

若智能天线的天线阵列的方向性函数为fn(θ),且当天线阵列选定以后,它就为定值。则x(t)将在天线远区场产生的场强

e(θ,t)=∑xn(t)·fn(θ) (2)

若要将信号sm(t)发向接收方,只需修改加权网络加权系数w为wnm即可实现该信号的辐射方向性图。即e(θ,t)可进一步写成

显然,只要调节wnm就能获得所需方向波束。智能天线的天线阵列是由多个(例如5、6个甚至更多)单元天线排列成一定形式形成的,常用形式有平面形、圆环形、直线形。从工程上考虑,这些单元天线方向性图常是无方向性的,其相互间距也需满足一定要求。例如在移动通信中使用时,各单元天线间距常取为λ2(λ为工作波长)。

智能天线波束形成网络的作用是在天线阵列支援下,形成一系列极窄的信号传输通路——空间波道,又称波束(beam),即在收、发两端之间形成一条极窄的信号通道。例如,当智能天线用于无线接入系统时,可以在基站(或中心站、转发站)和用户之间形成极窄的无线电波束通道。当智能天线用于移动通信和个人通信中时,这个极窄的波束能随着用户移动而移动。显然,极窄波束的应用能提高发信功率的有效性,还能提高信号传输的信号干扰比。或者说,在保证接收端信号干扰比不变的条件下,发信端功率可以大幅度降低。

这个极窄波束的实用,也形成了多址技术的第四种概念——空分多址(sdma),而且这个sdma可以和其它多址技术以及它们的混合联合使用。即在采用智能天线后,系统能在相同时隙、相同频率、相同地址码情况下,用户仍可以根据信号不同的空间波束——空间传播路径加以区分。

值得重提的是,形成一定指向的空间波束是众多的无方向性天线和波束形成网络的联合作用,而且空间波束的指向依据用户的不同空间传播方向而决定。这个具有一定指向的空间波束等同于信号有线传输的线缆如光缆、同轴电缆。

智能天线能实用于无线通信系统,而不论它们是公众网还是专用网,也不论该系统采用何种技术标准。智能天线能适用于几乎所有移动通信协议和标准的情况,见表1。有些协议或标准甚至至今还未正式形成产品,例如cdma2000、td-scdma,这种情况说明智能天线适用范围很广。

sdma的实用也促使了系统频率利用率的提高以及频率管理、频率配置难度的降低。例如在移动通信中,同一基站范围内的相同载频可以多次复用而不必虑及同频干扰(这就大大地降低了频率配置的难度)。而且不同指向的波束越窄,同频复用系数可以越大,系统的频率利用率就越提高,系统容量越大。同一小区两个手机用户同时占用同一频道时,智能天线形成的方向性图见图2。图中,智能天线形成的两个主波束分别对准这两个用户(而不会产生同频干扰),其它方向的增益却很小,这就保证了主波束增益可以做得很高,周围的干扰(包括同频干扰、邻频干扰、近端对远端比干扰等)和噪声的影响可以降低到很小。

采用智能天线后,同无线区不仅可以安排相邻或邻近频率,甚至还可实现同频复用,这极大地降低了无线电管理部门在频率配置和干扰管理上的难度,所以无委力主智能天线早日投入使用。

智能天线的应用还可以极大地增强设备供应商的竞争能力,并且智能天线不受调制方式和空中接口协议的限制,它们能与现有的空中接口方式相适应。智能天线的核心技术是波束形成,并主要由波束形成网络实现。

当智能天线为某个具体用户服务时,利用天线阵列发射或接收无线电波,利用波束形成网络中的某些部分对用户形成极窄的波束指向,而在其它方向上,智能天线能自适应地控制其方向性图为零,这种性能又称为自适应调零功能。正是利用这种功能,可以将智能天线的副瓣或零信号区(也称零陷区)的幅度基本抑制掉,这也造就了智能天线有极好的抗干扰性能。

只要能把主波束做得极细,同一基站(或中心站)主波束数能做得足够多,副瓣也能完全被抑制掉,那么,智能天线的应用至少在理论上解决了众多无线通信频率资源不足的难题。因此,不论在欧日联合提出的第三代移动通信方案w-cdma中,或是我国提出的第三代移动通信方案td-scdma方案中都把智能天线作为特征技术阐述在内,这是有道理的。就是在专用通信网中,这个特点也有着重要意义。我们以815~821 mhz(移动台发)和860~866 mhz(基站发)这一集群系统专用频段为例说明这一问题。这一频段虽可划分成240个双向通,但由于集群系统性能优越,特别是它的调度功能强大,因而该系统特别受专用通信网欢迎,许多系统诸如电力、人防、 交通 、港口、民航等都想发展该系统,从而导致频谱紧张。但是,一旦集群系统采用智能天线以后,频谱紧张这一问题将迎刃而解。

三、智能天线系统的构成

智能天线之所以能具备这些优良性能,这同其系统构成有关,特别是波束形成网络。波束形成网络构成复杂,大体上可分为网络处理系统和网络控制系统两部分,依照网络处理和网络控制的工作原理、结构不同,智能天线可分成波束切换型和自适应阵列两种类型。

波束切换型是指,智能天线能形成多少个空间波束一空间信道事先就已确定,这个确定既包括波束指向,也包括数量。确切地说,这类天线的波束数量有限。当智能天线服务于某用户时,系统能自动从有限波束中选择一个或几个的组合以服务于该用户,而不管所选波束的最大指向是否对准用户,也就是说用户虽处在所选波束作用范围,却有可能不在最大方向上。而且,当用户在移动时波束却是固定的,在用户移动到这种另一波束上时,系统会由此波束切换到另一波束上。基于相同原因,另一波束也不保证其最大指向随时指向用户,这些特点构成了这类智能天线的缺点,但是这类天线结构简单。

自适应阵列型智能天线能形成无限多波束,并能使用户始终得到波束的最大指向。当用户移动时,波束也能作自适应改变。显然,这种类型的智能天线性能最佳,但其网络控制系统相当复杂,还要求系统的实时性好,即要求处理网络在软件上需要有收敛速度快、精度高的自适应算法,以能快速调整波束的复数加权参数w。

目前,智能天线网络系统使用的算法有最小、最大信号比、最小偏差等。它们又各有特点,因而在实际系统中常需要并用,以取长补短,特别是在移动通信和个人通信中。这是因为在这两种通信系统中,电波传播主要在地面,而地面的电波传播环境很恶劣。基于智能天线性能极大地依赖于网络系统软件特性,因此智能天线也被称作“软件天线”。

早期智能天线的波束形成 网络 用模拟电路,但调试难度大、性能稳定性和可靠性差,目前都主张采用数字电路。较为一致的意见是采用高速率的数字信号处理芯片来实现。实际使用的芯片主要有两种:一种是dsp通用芯片,如tms320系列等。另一种则为专用集成电路(asic器件),其中最典型的器件是能进行大规模并行处理的门阵列电路fpga,以c6x调处理器为基础的dsp系统见图3。波束形成网络平台应提供充分模块以支持多个c6x,而且要采用高效率的i/o结构。

天线小型化和微带天线的使用,使得天线阵列结构得以简化。软件方面值得注意的 发展 是,基于特征值分解的自适应数字波束形成算法格外受到重视,因为这种算法能和高分辨率的测向算法统一起来,还能克服众多因素造成的波束误差。但是,此种算法的 计算 量大。

四、智能天线在无线通信中的应用

智能天线能用于很多种无线通信系统中,以提高系统性能。未来专用移动通信网将向公众移动通信网方向发展,或者说二者之间关系更加密切。还应注意:移动通信蜂窝小区正在向微型化、智能化方向发展,站距将更小,分布也更广泛,波束跟踪也更需智能化、实时化,基站配置也将更灵活,智能天线的波束形成技术将在改善地面电波传播质量和降低成本上发挥重要作用。由于智能天线的使用,不论在专用移动通信系统,例如集群系统、无线本地环路,还是在公众蜂窝系统,一改控制信道的发射方式——由全小区(或全扇区或全无线区)范围内的辐射为跟踪性的极窄波束辐射,全区内同频可以多次复用,从而形成了智能无线区(智能小区、智能扇区)的新概念。因为智能天线具有跟踪功能的固有性,无需通信系统另设“定位功能”,从而使采用智能天线的移动通信系统、个人通信系统的越区切换产生了“智能切换”的又一个新概念。而且,智能天线的应用也降低了成本。目前国内在公众移动通信系统中虽然使用了性能优良的单极化全向天线antel bcd-87010、单极化定向天线antel rwa-87027、双极化天线dps60-16 rsx和先进的遥控 电子 倾角天线mtpa890-d4-rxy-z,尤其是后者给日常的移动通信网络优化提供了方便,人们根据需要可以方便地调节天线倾角,以改善覆盖和干扰,但是它们远不能和智能天线相比。智能天线用于移动通信系统时,主要用于基站的发和收。

应该承认,移动通信和个人通信应用智能天线的难度较大,其原因在于移动的多用户、电波传播的多路径等因素造成了信号动态捕获与跟踪的难度,所以移动通信和个人通信中智能天线应用较晚,而无线接入系统尤其是固定式无线接入系统却较早应用。智能天线工作于tdd双工方式的无线接入系统时,可以把上、下行链路的加权系数统一。但在上、下行频率不同时,即采用fdd双工方式时,则下行链路的加权系数在上行链路的加权系数基础上,还需作适当处理。智能天线有望用于移动市话,以改善其频率配置的难度和提高网络的容量,以及提高网络的抗干扰能力。

智能天线也能用于dect、phs、pacs、cdct等体制的无绳电话系统,都能改善它们的系统性能。

智能天线还可用于卫星移动通信系统,例如用于l波段的卫星移动系统的智能天线就是用16单元、环形分布的微带天线阵列和一个波束形成网络构成,采用左旋园极化。而波束形成网络则采用10块fpga芯片,其中2块用于波束选择、控制和接口,8块用于天线阵列的准相干检测和快速傅立叶变换。

智能天线还用于各种专用通信网和军事通信等无线通信系统,以改善系统性能。正是由于智能天线具有重要的应用价值,所以国内外许多大学、研究所、通信公司等单位投入巨资,潜心研究,并已见硕果。

五、结语

智能天线对提高专用网和公众网通信系统容量、抗干扰能力,提高通信质量以及实现同一地址的各专用网的频率共享等具有巨大潜力,近年来备受关注。但是由于波束自适应形成的难度大,影响因素多,因此智能天线虽已用于固定式无线接入、卫星通信、军事通信等系统中,并获益匪浅。但用于移动通信、个人通信中还存在有一些难度。不过近来已传来乐观消息。例如某国外公司已2000年6月在上海移动通信网络中进行智能天线实用试验。所用天线类型为波束切换型。试验结果表明,确实提高了网络的整体性能。另据广东消息称,该省移动通信网络将在充分试验的基础上,引入智能天线,以大幅度提高网络服务质量等级和满足用户数量剧烈增长的要求。

参考 文献 :

[1]李小强,胡健栋.未来移动通信中的智能天线技术[j].移动通信,1999(1)

[2]林敏,龚铮权.智能天线及其在移动通信中的应用[j].电信快报,2000(2)

[3]向卫东,姚彦.智能天线及其在无线通信中的应用[j].微波与卫星通信,1999(2)

[4]toby haynes.先进的dsp结构对无线基站大有裨益[j].环球通信,1999(1)

相信有一天篇7

关键词: 3G；TD-SCDMA；智能天线

一、引言

作为3G的国际标准之一，由中国提出的TD-SCDMA无线通信系统正在中国蓬勃发展，并在国际市场上得到广泛的关注。智能天线作为TD-SCDMA系统设备之一，随着TD-SCDMA系统的大规模的安装，TD天线得到了广泛应用。

二、智能天线的概念与结构原理

（一）智能天线的概念

从20 世纪90 年代初开始，人们就试图考虑将智能天线技术引进到无线通信中来，但一直未能找到合适的途径。随着移动通信系统经历了第一代模拟系统和第二代（2G）数字系统之后，发展以宽带CDMA技术为核心的第三代（3G）数字移动通信系统，才为顺利引进包括智能天线在内的现代数字信号处理技术创造了条件。其中，我国享有独立知识产权的TDD 模式运行的TD-SCDMA 技术中，就已经成功的引进了智能天线技术；从某种程度上可以说，智能天线是3G 区别于2G 系统的关键标志之一。

智能天线是由一些空分的、独立的天线元素组成的一个天线阵列系统，这个阵列的输出与收发信机的一组多个输入相结合。这多个天线元素结合在一起提供一个综合的时空信号。与使用单个天线采用固定方式结合天线口信号的接收机相比较，天线阵列系统能够动态地调整结合信号的机制以提高系统的性能。正因为这个原因，天线阵列经常被称为智能天线，它被视为相当于一个特性能够根据需要自动地调整的天线。广义地说，智能天线技术是一种天线和传播环境与用户和基站的最佳空间匹配技术。

（二）智能天线的系统组成

智能天线主要包括四个部分：天线阵元、模数转换、自适应处理器、波束成型网络。自适应处理器根据自适应空间滤波/波束成型算法和估计的来波方向等产生权值，波束成型网络进行动态自适应加权处理以产生希望的自适应波束。智能天线是天线阵列，由N个天线单元组成，每个天线单元有对应加权器，共有M组加权器，可以形成M个方向的波束，其可以大于天线单元数，天线阵的尺寸和天线元的数目决定最大增益和最小波束宽度，意味在天线阵的尺寸和天线增益，及天线侧瓣性能两者之间要取得平衡。智能天线通过调节从每一个天线收到的信号的相位与幅度，结合使得形成所需要的波束，此过程称为波束形成。

（三）智能天线的原理

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。智能天线采用空分复用（SDMA）方式，利用信号在传播路径方向上的差别，将时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰的影响降低，将同频率、同时隙信号区别开来，和其他复用技术相结合，最大限度地有效利用频谱资源。基站智能天线是一种有多个天线单元组成的阵列天线，通过调节各单元信号的加权幅度和相位，改变阵列的方向图，从而抑制干扰，提高信噪比，它可以自动测出用户方向，将波束指向用户，实现波束跟用户走。智能天线的结构原理，如图1所示。

三、智能天线技术

（一）智能天线的形成

20世纪90年代中期，世界各国开始考虑将智能天线技术应用于移动通信系统。美国Arraycom公司在PHS系统中实现了智能天线；北京信威通信公司也成功开发使用智能天线技术的SCDMA无线通信系统。1998年中国向国际电联提交的TD-SCDMA RTT建议就是第一次提出以智能天线为核心技术的CDMA通信系统。

（二）采用智能天线技术的必要性

移动通信信道传输环境较恶劣，多径衰落、时延扩展造成的符号间串扰、FDMA TDMA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，我们熟知的均衡、码匹配滤波、RAKE接收、信道编译码技术等都是为了对抗或者减小它们的影响。这些技术实际利用的都是时、频域信息，而实际上有用信号、其时延样本和干扰信号在时、频域存在差异的同时，在空域也存在差异，分集天线、特别是扇形天线可看作是对这部分资源的初步利用，而要更充分地利用它只有采用智能天线技术。

智能天线是一种升缩性较好的技术。在移动通信发展的早期，运营商为节约投资，总是希望用尽可能少的基站覆盖尽可能大的区域，这就意味着用户的信号在到达BTS（基站收发信设备）前可能经历了较长的传播路径，有较大的路径损耗，为使接收到的有用信号不至于低于门限，要么增加移动台的发射功率、要么增加基站天线的接收增益，由于移动台（特别是手机）的发射功率通常是有限的，真正可行的是增加天线增益，相对而言用智能天线实现较大增益比用单天线容易。

而在移动通信发展的中、晚期，为扩大系统容量、支持更多用户，需要收缩小区范围、降低频率复用系数提高频率利用率，通常采用的方法是小区分裂和扇区化，随之而来的是干扰增加，原来被距离（其实是借助路径损耗）有效降低的CCI和MAI较大比例地增加了。但利用智能天线，借助有用信号和干扰信号在入射角度上的差异，选择恰当的合并权值，形成正确的天线接收模式，从而可更有效地抑制干扰，更大比例地降低频率复用因子，和同时支持更多用户（CDMA中）。从某种角度我们可将智能天线看作是更灵活、主瓣更窄的扇形天线。

智能天线的又一个好处是可减小多径效应，CDMA中利用RAKE接收机可对时延差大于一个码片的多径进行分离和相干合并，而借助智能天线可以对时延不可分但角度可分的多径进行进一步分离，从而更有效减小多径效应。

（三）智能天线的优势

采用智能天线技术的主要目的是为了更有效地对抗移动通信信道，而时分、码分多址系统的信道传输环境从本质上讲是一样的，所以除了具体算法上的差异外，智能天线可广泛应用于各种时分、码分多址系统，包括已商用的第二代系统，即是一种广泛适用的系统。

智能天线另一个可能的用途是进行紧急呼叫定位，并提供更高的定位精度，因为在获得可用于定位的时延、强度等信息的同时，它还可获得波达角信息。

智能天线以多个高增益窄波束动态地跟踪不同的期望用户，提高用户接收的信号功率，同时将赋形波束之外的非期望用户受到的干扰加以抑制，从而在一定程度上降低多址干扰（MAI），提高通信系统的容量，增加接收灵敏度。

（四）智能天线的不足之处

在TDD系统中，上下行链路使用相同频率，且间隔时间较短，链路无线传播环境差异不大，在赋形算法中可以近似使用相同权值。因而，TDD方式更能够体现智能天线的优势。但是智能天线在使用过程中依然存在诸多的限制。在采用TDD方式的移动通信系统中，智能天线对每个用户的上行信号均采用赋形波束，提高系统性能较为直接。但当用户仅处于接收状态下，同时在基站覆盖区域内移动时（空闲状态），基站无法预知用户方位，必须使用全向波束进行发射。

此外，必须在智能天线算法的复杂性和实时实现的可能性之间进行折中。目前的实用智能天线算法还难以解决时延超过码片宽度的多径干扰和高速移动多普勒效应造成的信道恶化。在多径严重的高速移动环境下，将智能天线和其他抗干扰的技术结合使用，才可能达到更好的效果。另外，智能天线的性能随天线阵元数目的增加而增强，但是增加天线阵元的数量，必将提高系统的复杂性，特别是在较低频段工作时。巨大的智能天线重量将会给工程施工带来麻烦。

四、智能天线在TD-SCDMA中应用

（一）TD-SCDMA系统中智能天线的应用优势

WCDMA和CDMA2000都希望能在系统中使用智能天线技术，但由于其算法复杂度高，目前在IMT-2000家族中，只有TD-SCDMA技术明确表示将在基站端使用智能天线。

TD-SCDMA 系统中采用智能天线技术将带来以下的技术优势：

增加系统容量，提高通信数量

智能天线采用窄波束接收和发射移动用户信号，降低了其他用户的干扰，因此对于自干扰系统如CDMA 系统，可以有效地提高系统容量；同时，采用空分技术复用信道，也增加了系统容量。在CDMA 系统中使用智能天线后，就提供了将所有扩频码所提供的资源全部利用的可能性，使CDMA 系统容量至少可以增加一倍以上。

扩大通信覆盖区域，且提高频谱利用率

对于使用普通天线的无线基站，其小区的覆盖完全由天线的辐射方向图形确定。当然，天线的辐射方向图形是根据可能需要而设计的。但在现场安装后，除非更换天线，其辐射方向图形是不可能改变和很难调整的。但智能天线阵的辐射图形则完全可以用软件控制，在网络覆盖需要调整或由于新的建筑物等原因使原覆盖改变等情况下，均可能非常简单地通过软件来优化，非常方便。而且采用智能天线技术代替普通天线，提高了小区内频谱复用率，随着移动通信需求的增长，则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。

降低基站发射功率，减少了电磁环境污染

在使用普通天线的无线基站中，发射信号采用的是高功率放大器（HPA）；而在TD-SCDMA 中使用了智能天线，由于波束形成的增益可以减小对功放的要求，大大降低了基站的发射功率，同时也减少了电磁环境污染。

智能天线的优势如图5所示。

（二）智能天线是TD-SCDMA系统必选的关键技术之一

如果没有智能天线，物理层的RRM算法、DCA、接力切换等都不能很好地实现；在覆盖方面，没有了智能天线特有的赋形增益，会使覆盖范围大大缩小；在容量方面，智能天线结合联合检测，可以有效地减少小区间和小区内的干扰，提升系统容量，减少呼吸效应。

无线信道中的多径，能导致衰落和时间扩散，智能天线可以分离来自不同方向的多径信号，通过RAKE接收技术提取有用信号，然后将其叠加，不但减轻了多径的影响，甚至可以利用多径所固有的分集效应改善链路的质量；CDMA系统有严格的功率控制要求，对用户的地面分布特别敏感。智能天线能够分离不同的上行信号，以降低对功率控制的要求，并且能够实时调整方向，从而缓解用户地理分布不均的矛盾。

五、结论

智能天线技术对移动通信系统带来的优势是目前任何技术所难以替代的。由于智能天线有着显著提高系统的性能和容量，并增加天线系统的灵活性等诸多好处，因此我们有理由相信，使用了这种先进技术的TD-SCDMA 系统有着良好的应用空间和发展前景。另外，国际上已经将智能天线技术作为一个三代以后移动通信技术发展的主要方向之一。据专家估计，未来几乎所有先进的移动通信系统都将采用该技术。

参 考 文 献

Tero Ojanpera Ramjee 著,朱旭红 等译，第三代移动通信技术，人民邮电出版社,2000

李世鹤著，智能天线的原理和实现 大唐电信，2001

刘鸣;袁超伟;贾宁;黄韬 著.智能天线技术与应用.机械工业出版社 2007

作者简介：

姓名：周琦 出生年月：1975年性别：女 籍贯：浙江省，宁波市

现供职单位: 浙江省通信产业服务有限公司宁波市分公司

相信有一天篇8

这封信成了我人生的转折点，在此之前没人相信我有任何天赋，连我本人也不觉得自己有什么特长。我学习成绩平平，体育方面也毫无建树。加上性格内向，我在学校几乎没有朋友，也绝少参加集体活动。没想到伊曼太太竟然认为我有音乐天赋，真是太意外了！父亲和母亲商量了几天，最后决定让我报名，但是他们告诫我不要向外人炫耀此事。

过了几天，父亲搞到一把二手的单簧管，我便兴高采烈地加入了校乐团。每天放学后，伊曼老师都会留下来指导我们练习。但总有很多队员请假，有的说要去亲戚家聚会，有的要跟朋友打篮球，还有的要帮家里干农活。但我从未缺席过，毕竟我跟他们不同，我是有天赋的。

可惜没多久我们就搬了家。幸好新学校也有一个乐团，入学第一天，我就跑到团长那里报了名。以后的故事大家都知道：15岁那年我成了一名职业萨克斯手，接着组建了自己的爵士乐团，我的单曲和专辑也经常登上顶级排行榜。当然，这期间也有过挫折和失败，但我从未动摇过。毕竟我跟他们不同，我是有天赋的。

不久前，我应邀回母校演讲，几位老同学也被校方请到了现场。回答听众提问的时候，我说起了伊曼老师的信。10多年来，我还是第一次向世人公开这段历史。没想到，他们异口同声地告诉我：“我们也收到了同样的信！信上说她相信我有音乐天赋，希望我参加校乐团。”一个同学好心地解释道：“这也不能怪伊曼太太。那个年代家家都不宽裕，哪舍得买乐器？再说，家里还指望孩子放学以后到田里帮忙呢，怎么会轻易让咱们去参加乐团？她想有足够的人参加校乐队，就不得不给家长们写这么一封信。咱们班每个人都收到一封，我们没当回事儿，随手扔了。”

相信有一天篇9

车载卫星电视接收系统，有静中收和动中通两种选择方案，一般都用于接收Ku波段卫星信号。

静中收

所谓“静中收”，顾名思义是在车辆处于静止状态时进行卫星信号接收。静中收系统由车外的天线伺服系统和车内的控制系统两部分组成，二者之间采用电缆连接。

1、基本原理

静中收系统基本原理是采用自动对星并自动定位的方法。首先系统通过给方位角和仰角电机一定的步进量，自动寻找卫星信号。一旦有接收到卫星的信标信号(卫星发射一个固定频率的窄带信号)，天线驱动系统就会根据接收到信标信号的强弱，检测出误差信号，并驱动跟踪系统，使天线准确指向卫星，最终使收到的信标信号电平达到极大值。

由于卫星位置受影响因素较多，天线无法长时间精确预测卫星轨道，故静中收系统还具备自动跟踪功能，通过检测卫星轨道和天线实际角度在设定时间内的角度差值，并将此值送入伺服系统，驱动天线以消除角误差，通过不断地比较、驱动，使得天线一直指向卫星。

静中收系统，根据其使用天线的不同，分为采用偏馈天线的和采用平板天线的两种类型。

2、采用偏馈天线的静中收

静中收系统一般多采用偏馈天线(图1、2)，因为这种天线不仅馈源及支撑遮挡最小，而且有较大的焦距直径比F／D，从而便天线的纵向尺寸变大，短径降低，同时还能降低天线旁瓣电平和改善馈源的极化辐射电平。如果安装在车顶上，并采用折叠式设计，可降低整体高度，减小风阻，便于载车行驶。

静中收系统的主要功能有：通电后自动搜索并定位到所收卫星；收完节目后自动折叠；具有防雨、防腐蚀底座；具有手动、自动、遥控三种工作状态；能够手动、自动寻星并且自动定位；可存储多个星位，并具有星位参数修正、天线限位修正、天线零位修正功能。

国内部分厂家的车载式静中收接收天线如图3～6所示，参数如表1～2所示。

技术快车

1、采用正馈天线的动中通

(1)基本构成

动中通系统由车外的天线伺服系统、车内的控制器(包括各传感器接口、数据采集、控制器、卫星接收机等)和主控微处理器构成，三者之间采用电缆连接，具备稳定跟踪和接收两大功能。

天线伺服系统由天线接收系统、跟踪接收系统(LNA、跟踪下变频器和跟踪接收机)、伺服跟踪系统(包括伺服驱动器和伺服马达)以及天线指向系统组成。

在2006 CCBN展览会上，四川视频电子有限责任公司(SVEC)推出了两款动中通系统，其天线伺服系统一款采用高效率变焦距椭圆波束天线(图11)，以降低天线高度；另一款采用圆形天线(图12)。天线反射面采用碳纤维材料成型，以减轻重量。

天线伺服系统采用低损耗密封玻璃钢天线罩设计，不但防止雨雪的浸入，还可减小行驶中的风阻，降低伺服功耗(图13)。

天线指向系统由陀螺传感器、电子罗盘、GPS接收模块和单片机(MCU)等组成。陀螺传感器主要用来测量行驶车的航向角；电子罗盘是测量卫星天线的仰角和方位角变化量的传感器；GPS接收机模块用来测量车辆当前经纬度定位坐标；MCU则每隔一定时间通过GPS给出的车辆当前经纬度定位坐标，并结合卫星接收机输出的自动增益控制(AGC)信号，对天线进行实时误差校正，使之重新对准卫星。

(2)基本原理

动中通系统在初始静态状态下，和静中收系统的接收原理一样，即自动搜索定位。由GPS、电子罗盘、捷联惯导系统测量出航向角、车体所在位置的经纬度及相对水平面的初始角，然后根据其姿态及地理位置、卫星经度自动确定以水平面为基准的天线仰角，在保持仰角对水平面不变的前提下转动方位，并以信号极大值方式自动对准卫星。

而当车体在运动过程中时，系统将测量出车体的姿态变化，运用数学运算平台“和波束”极大值或“差波束”极小值的判断方法，变换为天线的误差角；再通过伺服机构调整天线方位角、俯仰角及高频头的极化角。以保证车体在变化过程中，能够对卫星进行持续跟踪。

动中通系统跟踪方式有自跟踪和惯导跟踪两种：自跟踪是依靠卫星信标进行天线闭环伺服跟踪：惯导跟踪是利用陀螺传感器的变化进行天线跟踪。通常当系统对星完毕转入自动跟踪后，以自跟踪方式为主。与此同时，惯导系统也进入工作状态，并不断地输出天线方位角、俯仰角和高频头的极化角等数据。一旦由于遮挡或其它原因引起天线信标信号中断时，系统将自动切换到惯导跟踪方式。

(3)技术参数要求

相对静中收系统来讲，由于车辆在行进中可能遇到各种路况，包括崎岖路面造成的车体颠簸和振动，通过隧道、桥洞、树林、山体遮挡造成的信号中断等，因此动中通系统对天线伺服系统的一些技术参数要求更为严

格，具体表现在以下方面：

①跟踪范围要大，方位在0～N×360°(N：为倍数)、俯仰在0～90°之间，天线伺服系统都能进行跟踪；

②伺服机械平台稳定高，以减缓路面和车速造成的车体颠簸与冲击，保证天线主瓣指向卫星：

③信号中断后，再次捕获所耗用时间要小：

④具有天线指向记忆功能，如经短时间的信号中断后，天线伺服系统无需重新捕获，即可恢复接收；

⑤跟踪精度可略劣于静中收，一般选择跟踪精度≤1／8天线波束宽度：

⑥抗震性好，耐冲击，以减小各种车速与路况造成的影响。

(4)应用

动中通系统不但可以应用在汽车(图14)、列车(图15)的车载系统中，还可应用在船载系统中，如图16所示。

技术快车

其采用的平板天线，实际上是基于平面相控阵天线(Phase ArrayAntenna)的设计原理。

(1)相控阵天线的基本结构和原理

相控阵天线，顾名思义即相位可以控制的阵列天线，它由天线阵、馈电网络和波束控制器三个部分组成。其中天线阵是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线，各单元之间的辐射能量和相位关系是可以控制的。

当微处理器接收到包含通信方向的控制信息后，根据控制软件提供的算法计算出各个移相器的相移量，然后通过天线控制器来控制馈电网络完成移相过程。由于移相能够补偿同一信号到达各个不同阵元而产生的时间差，所以此时天线阵的输出同相叠加达到最大。一旦信号方向发生变化，只要通过调整移相器的相移量就可使天线阵波束的最大指向做相应的变化，从而实现波束扫描和跟踪。

相控阵天线最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与普通机械扫描天线系统相比，降低了整个天线驱动跟踪系统的复杂性，是目前卫星移动通信系统中一种重要的天线形式。

(2)TracVision A5动中通系统简介

TracVision A5动中通系统内部结构如图25所示，采用了机扫和相扫相结合的方式，即在方位角上采用机械扫描，由内部的旋转电机驱动相控阵天线指向卫星方位；在仰角上，由信号处理微处理器利用移相器控制相位关系，实现波束电扫。同时为了解决仰角上波束电扫范围过窄的问题，采用机械控制的辅助措施，以实行在仰角上31°～57°范围的搜索，来对准需要接收的卫星信号。由于接收圆极化信号，避免了极化跟踪问题。

在美国，KVHI公司和卫星电视运营商DirecTV公司(DTV)签订了一份为期多年的车载卫星接收系统独家合作协议，通过TracVision A5动中通系统接收101°W的DirecTV 1R／4S／8、110°W的DirecTV 5和119°W的DirecTV 7S这三颗卫星的圆极化信号。目前TracVision A5动中通系统的价格是2295美元(约合人民币18360元)，不过用户还需要订阅DirecTV服务，价格是每月约42美元。如果用户家里已经使用了DirecTV服务，则每月只需要花5美元。

(3)SpeedRay 3000动中通系统简介

2006年1月5日，在美国拉斯维加斯CES 2006展览会上，美国卫星通讯公司RaySat公司推出SpeedRay3000动中通系统(图26、27)，在原有SpeedRay 1000系统的基础上，增加了可支持卫星高速上网的功能。

SpeedRay 3000系统同样是基于相控阵天线原理，天线高度和TracVision A5几乎相同，不过TracVision A5 俯仰 ElevationRangeyj宽度只为26°，而SpeedRay3000可达50°，两者俯仰ElevationRangeyj范围比较如图28所示。

因为SpeedRay 3000系统通过四面同步控制的相控阵天线构成一个接收面(图29)，所以相比TracVisionA5的单面天线结构，在同样的高度限制下，SpeedRay 3000系统有更大的俯仰活动Elevation Rangeyj范围。SpeedRay3000动中通系统主要参数如表8所示。

Speed Ray3000系统号称世界上第一台提供卫星高速上网的车载卫星天线，并可以通过WiFi无线网络进行共享，不过其价格不菲，高达6695美元(约合人民币53560元)。

所谓WiFi(Wireless Fidelity无线保真)，又称IEEE802．11b标准，使用2.4GHz自由频段，与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。不过相比较蓝牙技术，WiFi的最大优点就是传输速度较高，可达到11Mbps；传输有效距离也较远，其热点覆盖半径接近100m。

相信有一天篇10

“吃药了，29床。”一位身穿白色防护衣的护士推着小车进入了这个重重防护的病房。我知道，真的知道，我现在不应该和任何人接触，连医生，护士都不能，我只会连累他们，让他们也像我一样躺在隔离病房里。我得了非典，以前身边的人都离我而去，我只能孤零零的一个人在这里等死。药，对我来说又有什么意义呢？吃不吃还不是都要死。死！多么可怕的一个字，它对一个正常人来说只是一件早晚要发生的事，但是我，一个真正面对死亡的人，它就像恶魔般可怕，甚至比恶魔更可怕。每过一天，就意味着我离它更近了一步，它从精神上慢慢地折磨我，慢慢磨灭了我的的意志，我一天比一天消极，现在的我如一丝游魂徘徊在死亡边缘，却又不敢死去。天，我快疯了！

“29床，今天感觉好点了吗？”护士亲切地问我。我该怎么回答，“谢谢关心，我好多了”或是“我感觉我快死了”？第一个根本不现实，第二个是我的真实感受，但我这么说，岂不辜负了医生们冒着生命危险来救助我们的无私，我不忍心啊。

“嗯，我会好吗？”我婉转的把话题岔开。

“当然，要相信自己，相信医生！”护士肯定地回答我，但在我看来，那不过是临死前的安慰罢了。她的话听起来是那么的天真，天真得我都被感染，觉得自己真的会好起来一样。

“是吗？”我无奈地对她一笑。

“怎么，你不相信？”

“不是我不相信啊，我愿意相信，我也很想相信。但是事实告诉我，这是多么愚蠢的相信！”我越来越激动，想把近来的痛苦都一个劲儿地发泄出来。

“是，我承认，死于非典的人是很多，但也有治愈的例子啊，你要相信自己，你一定会成为其中的一个例子的。这个世界是有奇迹的！”护士仍然耐心的鼓励我。在我听来，这却是一声声的讥讽，她似乎在说：“哈哈，看看你，非典病人！你能治愈，真是个笑话！”

“奇迹？这个世界根本没有奇迹！”我发狂似的大吼。

“有的，真的有的！”她坚定地说，“别不信，我的弟弟，他也是非典病人。他没有灰心，一点都没有，他说他相信他自己，相信医生，相信他一定会好起来。每天，他都积极配合医生的治疗，按时吃药，乐观对待。奇迹发生了，凭着他的信心，他治愈了，他又做回了一个正常人。”

“真的？”我眼睛发出从未有过的光芒，顿时感觉这个世界是这么的美好，四周的白色是这么的纯洁，这个时间是这么的令人留恋。我不想死了，我不愿意死了，我要活下去，坚强地活下去！

“想通了？想通了就好，快，吃药吧！”

我一把抓住药，放进嘴里，我敢说，从小到大我吃药都没这么积极过。护士看着我吃完药，对我笑了笑，转身走了。望着她离去的背影，一股力量充满了全身，这股力量告诉我：要相信自己，相信医生，相信奇迹！

一个月后，医院宣布我治愈，可以出院了，我双手紧握着出院通知书，心情异常地激动。我出来了，我真的出来了，我好了，我是一个正常人了，我……我……我激动得说不出话，而心里却一直念着那个鼓励我的护士，是她帮助了我，是她让我重拾信心，坚强地面对病魔，是她！