天使不在线十篇

天使不在线篇1

【关键词】人防无线通信天线设计安装

天线在人防无线通信中起着十分重要的作用，合理、正确选用天线和频率是获得无线通信理想效果的前提，笔者结合近年来人防无线集群移动通信系统的发展，对当前人防使用的无线集群通信天线进行技术分析，以供参考。

一、天线的作用与分类

无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线输送到天线，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，并通过馈线送到无线电接收机。按工作频率分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线；按方向分类，可分为全向天线、定向天线;按外型分类，可分为线状天线、面状天线等。

二、天线的特性、频率宽度、极化取向

天线的性能可以用许多参数来衡量。根据互易定理――即天线用作发射和接收时进行能量转换过程的可逆性，它们的参数在发射和接收时保持不变。天线的频带宽度是指各项指标在额定范围内的工作频率内的工作频率范围，随着频率的变化，各个参数改变的程度是不同的。在集群系统的频段中，限制带宽的主要因素往往是阻抗特性。极化是指无线辐射的电场矢量在空间的取向。它可以为线性极化、圆极化和椭圆极化等各种形式。其中线性极化又可分为垂直极化和水平极化，不同极化的电波在传播时有不同的特点。根据集群用户间的互调可能，应尽量使用焊接方式对接头进行连接，要避免不同金属间的连接。

三、天线的功率容限匹配

天线包括它的匹配、平衡、相位和其他耦合装置，但其所能承受的功率是有限的。用作发射机的天线，应该根据发射机的功率对天线提出功率容限的要求。一般来说，没有磁性材料的天线都属于线性系统，它的功率限制和传输相似，主要是由电击穿和热损坏造成的。电击穿是由于天线中某一些点出现高电压而使介质击穿引起天线失效。天线中电压的分布是不均匀的，天线的匹配、相位和其他耦合装置中存在驻波，往往在电压波峰有很高的峰值电压，这些电压要比平均的电压高得多，最容易引起电击穿。我们在工作实践中注意到，天线常工作于室外，如果防水性能差或受潮使缘体性能下降，也会造成天线损坏。热损坏主要是由于介质损耗产业的热引起的，因绝缘体的介质往往对电信号的热传导反应很差，在连续承受大功率的情况下，散热条件差的部位。局部介质会由于发热而变形，从而诱发电击穿使天线完全损坏、失效，但也会造成天线辐射性能的下降。

四、天线设计与覆盖范围

人防无线通信系统，多数是单基站，使用全向天线或振子天线，全向天线的水平面方向图为一个圆形。为了使覆盖区域扩大，则要求天线增益越大越好，同时天线方向主波瓣不能上翘或下翘，上翘使能量对天线发射，而下翘使能量迅速衰于地表。在设计一个基站台站覆盖区时，应该考虑的三个要素是：业务区是多大；要求的话音质量标准有多高；通信概率（可靠性）是多少。除上述三个要素外，还应当考虑传播环境、地形特征、使用频率、大地电性参数等可利用的系统参数。基本原则是设法使上行（移动台―基站）和下行（基站―移动台）的系统余量相等，从而保证上下行的作用距离大体相同。

五、天线的选址与架设

架设天线的位置应根据系统的布局情况，在覆盖范围内选择一个制高点作为发射中心点。因人防无线集群通信以450MHz设备为主，具有一定的无线电波的绕射和穿透能力，对影响信号的障碍物阻挡相对较小，所以在平面之间的横向间距至少大于一个波长。天馈线系统包括从天线到传输线接头为止的所有匹配，为了使天线与馈线良好的匹配，必须使天线的输入阻抗与馈线特性阻抗相等。架设天线必须应考虑所受风力等级、太阳暴晒、雨水渗漏、冰雪侵袭、雷电防火等自然灾害。其次注意到加固物件材料的坚固性、耐用性、安全性和天馈连接的防护问题。天线是由支架、底座、立柱、托架、直臂等组成，一般采用镀锌结构。安装时应把底座放在水平的位置上，采用地脚螺栓紧固，注意调节天线和平放的相对垂直和天线之间的平衡度。天线安装完毕后，应通过功率计测其阻抗是否匹配。如果功率计上不能直接读出电压驻波比值，再分别测试入射功率和反射功率，计算出电压驻波比。通常要求电压驻波比不大于1.2。当驻波比大于2时，应找出失配的原因来，一般是由于电缆头焊接上出毛病造成的，还有电缆线和电缆头不配也会造成驻波比增加。

天使不在线篇2

【关键词】 智能天线技术 无线通信 应用

智能天线技术采用空分复用技术，根据信号传播方向上的不一致性把具有相同时隙、相同频率的信号在空域区域进行区分，能够大幅度提高频谱资源的利用效率、减少地形、建筑等对电波传播的影响。随着无线通信系统容量需求的增加，智能天线技术将会更广泛的应用到无线通信中。

一、智能天线技术的基本工作原理

智能天线是一种能够进行侧向和形成波束的天线阵列，其使用数字信号处理技术形成空间定向波束，能够让零陷或旁瓣对准干扰信号到达方向、天线主波束对准期望用户信号到达方向，以此完成利用无线移动信号、抑制干扰信号的功能。

二、智能天线技术在无线通信中的优势及具体应用

2.1 智能天线技术在无线通信中的优势

（1）节省系统成本。在使用同样的发射功率的情况下，使用智能天线的基站能够实现对更大区域的覆盖，而在要求同样覆盖范围的情况下，便可以使用较低功率的放大器便能满足所需的功率要求，因而大大节省了系统成本。（2）抗衰落。信号衰落是无线通信中的一个重要问题，使用普通的定向天线或全向天线都会造成信号失真严重。而使用智能天线技术对信号的接受方向进行控制，利用自适应成束技术构成波束的方向性，从而减少信号衰落的影响。另外使用智能天线还能够提高分集增益，这也在一定程度上增强了天线阵列接收的灵敏性和基站发射机的同等辐射功率。（3）提供多种增殖业务及移动台的定位。基站采用智能天线技术能够对空间特征矩阵进行获得性接收，从而获取信号的到达方向和功率估值。按照此种技术手段，使用两个基站便能将用户定位在极小区域，以此获取移动用户的方位信息[2]。（4）扩大无线通信系统容量。智能天线通过零陷或旁瓣对准干扰信号到达方向和天线主波束对准期望用户信号到达方向来使载干比得到不同程度的提高。而系统容量是由载干比决定的，因此，智能天线的应用扩大了无线通信系统的容量。（5）降低干扰。智能天线工作过程中会对信号进行有方向性的接收，而抑制接收方向以外的其他干扰信号，因此降低了其他信号对系统的干扰。

2.2 智能天线在无线通信中的具体应用

（1）在TD-SCDMA系统中的应用。智能天线技术在TD-SCDMA系统中的应用是最为广泛的。TD-SCDMA系统主要采用了TDD方式来保上下行射频信道的可靠性对称，而通过其有效的对称性完成其高效率传输，因此其能够克服多只干扰、多径干扰、天线上下行波束赋形等多种问题。TD-SCDMA系统中的智能天线使用了8个天线单元的同心阵列构成，相比较传统的全方位天线，智能天线的使用能够增强信号的载干比、获得更高的增益、更有效的降低发射功率。（2）在无线市话系统中的应用。下面以京瓷500mW基站建设为例进行介绍。①智能处理单元。在无线市话系统中的智能处理部分是基站的调制解调模块，此模块的DSP单元能够完成对四个独立的天线单元发射和接收信号的处理，同时进行空间通道的用户识别、干扰抑制、信号的分集、自适应控制等。独立的四根天线其发送到天线上的高频信号都拥有独自的控制单元，且不会受其他天线的干扰。在DSP完成处理后数据结果会及时发射到射频模块，然后射频模块会根据计算结果控制调整射频信号的相位振幅。②阵列天线。无线市话系统主要采用四面立体结构的智能天线，其是由四根对称排列分布的天线构成，二每根天线都有四个基本振子组成。③在基站中已有的3个用户基础上，利用SDMA技术能够实现第四个用户的接入。具体连接过程为：系统先判断分析通话用户所在的具体为止，然后分析空间位置不在同一轴线位置上的位置条件对两个用户进行时隙组合，以此建立相应的空间信道；再在剩余时隙的基础上对第四个用户进行连接。

三、结束语

智能天线技术在无线通信中所具有的优势是其他技术所无法取代的，其广泛应用能够大幅度提高无线通信质量、改善系统的抗干扰性、扩大系统容量，并实现同一地址的专用网频率共享。在今后的智能天线技术研究上，要不断克服其应用中存在的问题及瓶颈，以不断拓展智能天线技术在无线通信中的应用范围。

参 考 文 献

[1] 温春玲. 智能天线及其在无线通讯中的应用分析[J]. 中国新技术新产品. 2013，13（14）：74-75

天使不在线篇3

编者按：目前我们常用的称之谓的偏馈天线，理论上应称为馈置天线，是增益很大，方向性很强的单波束常规天线。而理论上称之谓的偏馈天线又称偏焦天线，是一种低增益、方向性不强的多波束天线，只是在特殊情况下很少使用的非常规天线。但是，当前许多人已经错误的并习惯了把偏置天线称为偏馈（偏焦）天线，那么除了我们在理论上要澄它们区别之外，是否还需要把约定成俗的称谓改正过来吗？欢迎大家讨论。

什么是偏置天线，什么是偏馈天线，似乎是大家都明白。但实际在称呼天线时，却又常常将它们混淆说错。而且这样称呼的，却又大有人在尤其是在发烧友之间。它们有什么区别，区别在哪里，这的确是该说明白的。

天线是有焦点的，由于馈源位置不同，从而有前馈后馈之分。前馈天线中的偏馈就是偏焦，所谓偏焦即馈源离开了抛物面对称轴即离开了焦点，并且与对称轴形成一个夹角ΨF见图1，就形成了偏馈（顾名思义）天线。偏馈天线的结果就使其成为多波束天线（编者注：通常我们使用的是单波束天线，馈源应置于天线焦点上，当馈源偏离焦点便成为多波束天线，其后果，势必造成天线增益下降、抗干扰能力降低）。所以偏馈天线属于前馈天线的一种多波束天线，即目前发烧友们所说利用前馈抛物面天线实现一锅多星接收，就是用了偏焦接收的原理（编者注：正是由于当前天线质量低下，本应在焦点上的馈源偏离了焦点，无形中成了偏焦天线，增益下降使接收变为多方向的，这才成就了发烧友的一锅多星）。而前馈偏置抛物面天线，是利用旋转抛物面的一部分，也就是利用反射面的上面部分或下面部分，与偏馈天线所用的抛物面的部位是不同的，馈源已不在反射面内工作，但馈源的相位中心始终与抛物面的焦点重合（即馈源不偏，始终在对称轴的焦点上）。所以目前称之偏馈天线实为偏置天线。

偏馈天线的最大辐射方向因馈源与对称轴形成夹角ΨF，始终总在抛物面顶点部位工作，并且遮挡反射面。而前馈偏置抛物面天线的馈源最大辐射方向Ψ0必须上仰或下视。见图2。知矢径P2>P1，在Ψ2方向上空的衰减大于Ψ1方向的空间衰减；为了使反射面上、下边缘的照射电平保持一致性用于能量二次分配方法达到平衡，而偏馈天线就不存在这一优点：

由上可知，当前发烧友们把馈源不挡反射面，且馈源相径中心与抛物面的焦点重合的天线称之为偏馈天线，这是错误的（概念不清）。实际上这种天线应称之为偏置天线。偏置天线又分为双镜偏置天线（即后馈偏置天线）和格里高利偏置天线（即椭圆球面后馈偏置天线）我们现在用的前馈偏置抛物面天线。经过偏置后的天线能提高效率3%，偏置后的后馈天线效率高达78%。

天使不在线篇4

通常C波段电动极轴天线和传统KU极轴天线组成使用 的条件是极轴天线、天线控制器、电动推杆。根据极轴天线面大小匹配对应功率的天线控制器和相应尺寸的电动推杆(常用12、18、24寸推杆,ku极轴天线使用推杆相对较小)。

就c波段极轴天馈系统而言,想要让天线效率得到充分发挥,最好的办法就是将正馈天线的ku高频头设为主焦,C波段高频头设为副焦;再通过DiSEqC 1.0切换器或者22k开关对2路卫星信号进行切换使用,这是极轴前辈曾文明老师提出的。而传统支持DiSEqC1.0协议的天控器和卫星接收机只能单独使用。即打算从1个卫星节目转换到另1个卫星节目,需要先遥控天控器去驱动电动推杆,继而在极轴天线定位后再把卫星接收机遥控切换到相应卫星的频道上,需要操作2个遥控器才能去达成目的。

设备特点

TOPSIGNALTP8801型天控器除了可以推动普通KU天线外,还可以驱动3-5米直径的极轴天线(需更换相应驱动单元);并能够存储多达99颗卫星位置。此外其最大的特点还有兼容普通卫星接收机使用的DiSEqC1.0协议,在没有DiSEqC 1.2协议卫星接收机的情况下也可以单独正常使用。而我所看中的正是其支持DiSEqC 1.2协议的功能。这样就可以通过支持DiSEqC 1.2协议的卫星接收机(如DM500S、430)进行跨星换台操作,该天控器会自动驱动极轴天线寻星定位后进行播放。这一先进的技术以前只在ku天线相关极轴产品上采用,如SVEC 9120、DG240等水平极轴座之类,而C波段极轴天线产品上鲜有使用。

从接口来看,TP8801与普通DiSEqC 1.0天控器略有不同。前者增加了1进1出的75-5的F信号端子,如果只使用DiSEqC 1.0协议功能时,只需把天控器的电源和推杆的4根相应控制线进行连接即可,即电源正负M1 M2 传感器sensor GND。当使用DiSEqC1.2协议功能时,除了接好这4根控制线,还需要把卫星天线的F线接入天控器后,再输出到带有DiSEqC1.2协议的卫星接收机上。

调整天控器

由于笔者的3米SVEC C波段网状极轴天线室外单元以前已经基本调试到位(只是KU波段主焦初调完成,C波段副焦信号尚可)。所以在使用TOPSIGNALTP8801天控器时只需在室内把原来的DiSEqC 1.0天线控制器线路进行连接更换即可。原极轴天线24寸推杆内已设置好东西边界的硬件凸轮物理行程限位,此次无须再进行调整。否则需要对推杆设置清零,再对天控器进行极轴天线的软件东西限位设定,或者在使用DM500S接收机时,通过极轴菜单设置对软件东西边界的设定进行操作。

首次使用该极轴天线控制器时,笔者建议各位最好用原来的天控器把极轴天线调动到正南方向再更换新天控器,此举目的是配合新天控器天线进行零点设置。启用新天线控制器时,开机会显示000的状态,这时再向左或者向右调节TP8801时,机身上的绿色数码指示灯就会有脉冲计数指示。笔者的极轴天线正常使用时以正南为0点,极轴天线面左右接近1个平面。向左偏向时天线推杆向内拉动,极轴天线偏向东方,天控器的脉冲数字从0开始依次向上叠加。当极轴天线向右偏向时天线推杆向外推出,极轴天线偏向西方,天控器脉冲数字从999开始依次向下跌减。所以说,把极轴天线调整到正南方位再接入TP8801天控器是很有必要的,这样可以直观从天控器数据的变化中显示出极轴天线究竟是偏向东边或者西边。

对于使用普通DiSEqC 1.0协议接收机的朋友,笔者建议你们在开始使用TP8801天控器时首先将其清零后再设定软件东西边界极限限位。因为这类接收机无法在接收机设置中对天控器进行设置,只能通过天控器的遥控器进行相应操作。大家都知道DiSEqC 1.0协议最少支持4个卫星信号的输入和切换。实际上如果只有1个高频头时也就无需对接收机端口进行设置了,剩下的工作就只是对天控器进行设置操作。

接下来,我们可以使用遥控器进行极轴天线及天控器的软件边界设定。先按控制面板上的“E/W”、“W/E”键或者遥控器上的左/右转动键驱动推杆至最低(极轴天线东面)或最高(极轴天线西面)位置,在遇到极轴天线推杆硬件物理限位后,天控器会显示“”。此时向相反方向调节即可进行下一步操作。

再按遥控器上的“Limit”键,数码管显示“L--”。再按遥控器上的右键,数码管显示“L.L.”并闪烁。然后再按ENTER键3秒确认设置左边界,此时数码管显示“L.L.”不再闪烁。表示已经设定好左(东)边软件极限。驱动极轴天线向西边到达物理限位后再返回部分后按遥控器上的“Limit”键,数码管显示“L--”。再按遥控器上的左键,数码管显示“H.L.”并闪烁。然后再按ENTER键3秒,确认设置好右(西)边界,此时数码管显示“H.L.”不再闪烁。如此设置后,无论如何向东或向西驱动极轴天线操作都会在推杆物理限位前提示已经到达相应的边界“.”或者“”,不会显示出“”。

下一步是将接收机的设置根据实际情况进行调整,比如笔者的四切1开关2输入为5150MHZ C 波段,3输入为9750/10600MHZ KU波段。所以把105.5E的凤凰卫视参数输入到接收机后,向左(东边)驱动极轴天线找寻信号。由于室外极轴天线轨迹已经完全调整正确,很快就会出现凤凰卫视的信号质量,找到信号质量最大值后可以按遥控器“store”键,此时数码管显示“C- -”。 输入自定义的星位如01,再按“ERTER”键3秒后看到数码管的“C01” 变成 “P01”,表示存星过程完成。

存完参数之后,就可以搜索卫星节目了。也可以在查看最低信号质量节目后,微调极轴天线,再次保存卫星位置。此后继续向东找寻108E、115E、122E、134E等卫星,向西找寻100.5E、95E、88E等卫星位置。笔者的极轴天线向东可收下卫星最大角度为166E,向西最大角度为68.5E。

此前安装调试时,由于笔者对24寸推杆承受力量不甚了解,又缺乏调试经验,以至于极轴天线安装位置错误,造成推杆负重过载而损坏。极轴天线负载最重的地方就是东西边界特别是166E和49E。当24寸推杆从166E拉动3米网状极轴天线时,天线偏地面方向,承受力量非常大,驱动电流同时也远超正常范围。如果推杆质量不好,很容易会拉坏螺丝口报废。最后笔者根据实际使用情况确定了极轴天线推杆的正确安装位置,而驱动推杆的电流也在正常使用范围,不会出现24寸推杆在极轴天线右边安装时拉动极轴天线那样超载的巨大力量和过载结果。此时天控器驱动3米天线最大负载从166E改变为68.5E,天线偏向角度减小,也减小了推杆所承受的拉力(我放弃49E以增加极轴天线安全区);如果不这样调整唯一的办法就只有将24寸推杆更换为36寸推杆了。

调换星过程如下:通过遥控器上下键进行选星,在已选星位号出现约3秒后,数码管显示脉冲数字自动驱动推杆到存星位置。该功能为TP8801系列特有功能,无须2次确认。此换星操作最少需要存入2星位置后才有效。也可直接输入数字星位号如08,数码管显示“P08”,然后再按ENTER确认,推杆会走到存星位置,在原位置输入相同星位则不会动作。使用普通支持DiSEqC 1.0协议接收机配合该天控器极轴天线使用时,换星换台必须使用到2个遥控器,可以先用天控器的遥控器选换好卫星位置再切换接收机卫星信号,也可以先切换好卫星频道后再换星,2者缺一不可。

天控器与DM500的配合

目前常用的430xp和DM500S接收机均可支持DiSEqC 1.2极轴协议,配合天控器最为方便,其中DM500S不仅支持 DiSEqC 1.0、1.1、1.2协议,而且也是当前最流行的机器。下面笔者就简述一下通过DM500S设置该天控器的过程。

1、存储卫星数据

首先利用原极轴天线天控器把极轴天线驱动到正南中心位置,再把TOPSIGNALTP8801 天控器接入系统。此时可能出现有两种情况:一是天控器已经存好预收卫星数据时,可以用天控器调星,依次找到所有卫星的数据存入天控器,二次使用时则由DM500S控制天控器自动调星。相当于把天控器内数据copy到DM500S接收机。

二是把TP8801 天控器初始化清零,使用DM500S直接在极轴设置中驱动极轴天线寻找卫星信号,并保存卫星位置和下载节目,这个过程相对于前一种方式更复杂一些,全部卫星位置设置过程所需时间更长。原因很简单,DM500S(在使用四切一时)反应没有普通免费机灵敏,找星时会有所延迟,以至于天控器在驱动推杆跑过欲收卫星位置时,还没有及时反应而延长调试时间。特别是信号较弱的卫星在这个问题上更为突出,需要更长时间才可以搞定。实际上无论哪种方式去寻找卫星信号和存储卫星位置,都必须使用DM500S的极轴设置功能。

2、调整极轴设置

在首次使用DM500S的 DiSEqC 1.2协议极轴功能之前,要对高频头进行设置,方可启动极轴功能。虽然DM500S接收机有现成的极轴定义下的所有卫星,但是每次设置都很繁琐,不利于实际操作,所以笔者在《非标准用户定义设置》菜单中增加新卫星进行极轴设置。

在笔者的极轴天线上,所有C波段卫星统一使用1个5150MHZ本振高频头设置,所有KU波段卫星统一使用1个9750、10600MHZ双本振高频头设置。注意在天控器高频头设置时不能选择增加电压,否则会出现无法正常工作的状况。DISEqC参数根据个人4切1输入情况选择,在DISEqC模式中启用Version 1.2极轴功能,在频道搜索中的第3项“极轴设置”功能菜单内就会有相应的极轴关联选项了。(见图6-7)

由于笔者在LNB选项中配置了2个高频头,所以进入极轴设置时,系统会要求选择其中1个高频头(如图8)。进入极轴设置选项后可以在使用GOTOXX功能下输入当地经纬度保存(如图9),再在极轴配置下的“模式”菜单选择“位置”,并选择卫星。转发器任意选择一组参数(如图10),极轴天线的方向则依据DM500S遥控器的左右键而改变,若出现控制方向与极轴天线实际动作不一致时,需要把推杆电源正负极调换,相关物理极限也需要调整。

当预收卫星信号SNR AGC数值最高,BER最小的情况下,可以用DM500S对该卫星位置进行存储,天控器也会作出对应的数据显示。由于DM500S只支持存储79个星位,而天控器最高可存储99个。所以打算用DM500S去驱动极轴天线的用户必须在79内选择存储星位(如图11)。保存卫星位置后,可以在多星选择中找出刚才存下的卫星,选择自动搜索该卫星信号即可。

写在最后

使用TOPSIGNALTP8801 DiSEqC 1.0、1.2协议 天控器配合SVEC 3M网状极轴天线1年多来,笔者对其功能颇为满意,它唯一的缺点就是遥控器按键之间的距离太近,按键体积太小,在使用时容易发生误操作,建议厂商在后续产品中予以改进。

>>> 使用天控器的小知识

1、确认东西边界

DM500S极轴配置下模式的东极限设置可以在最初寻找卫星位置之前进行设置,也可以在最后进行设置。最后进行设置的好处是可以在知道自己最远可以收下哪颗星后适当偏移后就可以确认。比如笔者的极轴天线可以到达166E,但由于建筑物遮挡后最大角度可以收下146ku,那么我的软件限位就可以在把天线调动到146E后稍微走动1点估计148E即可保存软件限位了。下次设置向左(东边)点动时就会在148E处停止前进。使用时,无须担心超越极限。根据需要也可以取消或者重新设定东西边界极限位置。(如图12-13)

2、无用的选项

DM500S的极轴配置功能选项模式下有多种功能选项,其中在极轴配置模式中重新计算功能基本上无实际应用价值,因为卫星位置信号偏移的原因主要是推杆固定螺母松动,内部丝杆磨损间隙加大等因素造成的。

3、IMG也有差别

DM500S目前使用有PLI、ATM、GE这三种IMG,都有极轴设置功能,且基本通用。唯一有区别的就是部分系统极轴设置中操纵极轴天线向东或者向西时的动作不同。有的系统按遥控键1下,极轴天控器只输出1个脉冲动作,持续按下则继续走动,松手立即停止运转。这种DM500S使用的系统在极轴设置时最方便、准确、好用。

另外1种IMG的特点是放开按键后,极轴天控器不能立即“刹车”,这样会带来错误的位置,使信号无法实时显示,需要多次来回调动极轴天线才能找到最佳位置。

天使不在线篇5

论文摘要：主要介绍了智能天线的提出背景、基本概念、关键技术、优点以及国外的研究进展情况,最后指出了智能天线的发展方向。

1前言

随着蜂窝移动用户的不断增长,如何解决频谱资源紧张、抑制各种干扰、提高通信服务质量成为一个亟待解决的问题。为此,人们提出了一系列的解决方案,例如,在通信密集的地方引入微蜂窝技术、频率跳变技术、高效的编码技术以及进行功率控制等。而智能天线为这一切问题的解决提供了一条新思路。智能天线能够成倍地提高通信系统的容量,有效地抑制复杂电磁环境下的各种干扰,并且还能与各种通信系统和其他多址方式兼容,从而以较小的代价获取较大的性能提高。目前,国内外有许多大学和公司致力于智能天线的研究。欧洲电信委员会(etsi)明确提出智能天线是第三代移动通信系统必不可少的关键技术之一,并制定了相应的开发计划。

2智能天线的基本概念

智能天线综合了自适应天线和阵列天线的优点,以自适应信号处理算法为基础,并引入了人工智能的处理方法。智能天线不再是一个简单的单元,它已成为一个具有智能的系统。其具体定义为:智能天线以天线阵列为基础,在取得电磁信息之后,使用人工智能的方法进行处理,对电磁环境做出分析、判断,并自动调整本身的工作状态使之达到最佳。依据天线的智能化程度可将天线分成可变波束天线、动态相控阵列和自适应阵列3类。可变波束天线依据接收功率最大原则,在几个预设阵列波束中进行切换;动态相控阵列使用测向算法,能够连续追踪用户的方向而改变天线的波束,使接收功率达到最大;自适应阵列既对用户进行测向,又对各种干扰源进行测向,在形成波束时,不仅使接收功率最大,而且使噪声降到最低,从而使接收信噪比最高。

智能天线的发展可分成3个阶段:第1阶段是应用于上行链路,通过使用智能天线增加基站的接收增益,从而使接收机的灵敏度和接收距离大大增加;第2阶段是将智能天线技术同时应用于下行链路,在智能天线应用于下行链路后,能够控制波束的发射方向,从而有助于频率的复用,提高系统的容量;最后一个阶段是完全的空分多址,此时在一个蜂窝系统中,可以将同一个物理信道分配给不同的用户,例如,在tdma中,可以将同一小区内同一时隙同一载波同时分配给两个用户。

3智能天线的组成和关键技术

智能天线主要分为天线阵列、接收通道及数据采集、信息处理3部分。在移动通信系统中,天线阵列通常采用直线阵列和平面阵列两种方式。在确定天线阵列的形式后,天线单元的选择就十分关键。天线单元不仅要达到本身的性能指标,还必须具有单元之间的互耦小、一致性好以及加工方便的特点。目前微带天线使用较多。

接收通道及数据采集部分主要完成信号的高频放大、变频和a/d转换,以形成数字信号。目前,受a/d器件抽样速率的限制,不能直接对高射频信号和微波信号进行采样,必须对信号进行下变频处理,降低采样速率。

信息处理部分是智能天线的核心部分,主要完成超分辨率阵列处理和数字波束形成两方面的功能。进行超分辨率阵列处理的目的是获得空间信号的参数,这些参数主要包括信号的数目、信号的来向、信号的调制方式及射频频率等,其中信号的来向对于实现空分多址和自适应抑制干扰有着重要作用。在众多的超分辨率测向算法中,music算法及其改进算法一直占据主导地位,它不受天线阵排阵方式的影响,只需经过一维搜索就能实现对信号来向的无偏估计,并且估计的方差接近crlb。此外,使用esprit算法来解决移动通信中的测向问题也得到了广泛的研究。数字波束形成主要通过调整加权系数来达到增强有用信号和抑制干扰的作用,它需要收敛速度快、精度高的算法支持。根据所需先验知识的不同,目前的波束形成算法主要有3类:以信号来向为先验知识,如lcmv算法;以参考信号为先验知识,包括lms算法及其改进算法nlms、rls等;不需要任何先验知识,如cma算法。由于移动通信环境复杂,各种算法也有各自的优缺点,因此系统中必须对多种算法取长补短,才能达到最佳效果。

4智能天线的特点和优势

(1)提高系统容量

在蜂窝系统中,用户的干扰主要来自其他用户,而智能天线将波束零点对准其他用户,从而减少了干扰的影响。由于系统提高了接收信噪比,因此减少了频谱资源的复用距离,从而获得了更大的系统容量。

(2)扩大小区覆盖距离和范围

使用智能天线可以提高用户和基站的功率接收效率,进一步扩大基站的通信距离,减少功率损失,从而延长电池的寿命,减小用户的终端。

(3)减少多径干扰影响

智能天线使用阵列天线,通过利用多个天线单元的接收信息和分集技术,可以将多径衰落和其他多径效应最小化。

(4)降低蜂窝系统的成本

智能天线利用多种技术优化了信号的接收,从而能够显著降低放大器成本和功率损耗,提高系统的可靠性,实现系统的低成本。

(5)提供新服务

智能天线在使用过程中必须对用户进行测向,以确定用户的位置,从而为用户提供基于位置信息的服务,如紧急呼叫等。目前,美国联邦通信委员会已准备实施用户定位服务。 

(6)更好的安全性

使用智能天线后,窃听用户的通话将会更加困难,因为此时盗听者必须和用户处于相同的通信方向上。

(7)增强网络管理能力

利用智能天线可以实时检测电磁环境和用户情况,从而为实施更有效的网络管理提供条件。

(8)解决远近效应问题和越区切换问题

智能天线可自适应地调节天线增益,较好地解决了远近效应问题,为移动台的进一步简化提供了条件。在蜂窝系统中,越区切换是根据基站接收的移动台的功率电平来判断的。由于阴影效应和多径衰落的影响常常导致越区转接,增加了网络管理的负荷和用户呼损率。在相邻小区应用的智能天线技术,可以实时地测量和记录移动台的位置和速度,为越区切换提供更可靠的依据。

5智能天线的技术现状

在分析智能天线理论的同时,国内外一些大学、公司和研究所分别建立了实验平台,将智能天线应用于实践中,并取得了一些成果。

(1)美国

在智能天线技术方面,美国较其他国家更加成熟,已开始投入实际应用中。美国的arraycomm公司发展了针对gsm标准和日本phs标准的智能天线系统。该公司已将智能天线应用于基于phs标准的无线本地环路中,并投入了商业运行。该方案采用可变阵元配置,有12阵元、8阵元环形自适应阵列可供不同的环境选用,现场实验表明,在phs基站采用智能天线技术可使系统容量增加4倍。

(2)欧洲

欧洲通信委员会在race计划中实施了第一阶段的智能天线技术研究,称为tsunami,由德国、英国、丹麦和西班牙共同合作完成。它采用dect标准,射频频率为1.89 ghz,天线由8个微带贴片组成。阵元距离可调、组阵方式可变,有直线型、圆环型和平面型3种形式。数字波束形成的硬件主要包括2片dbf1108芯片,它在软件上分别由music算法、nlms、rls完成测向和求得最佳的加权系数。在典型的市区环境下进行实验表明,该智能天线能有效跟踪的方向分辨率大约为15°, ber优于10-3。

(3)日本

atr光电通信研究所研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。天线阵元布局为间距半波长的16阵元平面方阵,射频工作频率为1.545 ghz。阵元组件接收信号在a/d变换后,进行快速傅氏变换,形成正交波束后分别采用恒模算法或最大比值合并分集算法,数字信号处理部分由10片fpga完成。atr研究人员提出了智能天线的软件天线概念。

(4)其他国家

我国的信威公司也将智能天线应用于tdd方式的wll系统中。该智能天线采用8阵元的环形自适应阵列,射频工作于1 785~1 805 mhz,采用tdd工作方式,收发间隔为10 ms,接收机灵敏度最大可提高9 db。此外,爱立信公司与德国运营商也将智能天线应用于gsm基站上,但该天线的智能化程度不高。韩国、加拿大等国也开展了智能天线方面的研究。

(5)用于卫星移动通信的智能天线

上文主要介绍了基于蜂窝系统的智能天线,另外还有一种用于l卫星移动通信的智能天线。该天线采用了由16个环形微带贴片天线组成的一个4×4的方形平面阵,它的射频频率为1.542 ghz,左旋圆极化,中频频率为32 khz, a / d变换器的采样速率和分辨率分别为128 khz和8位。在数字信号处理部分,选用了10个fpga芯片,其中8个用于16个天线支路的准相干检测和快速傅里叶变换,另外2片则起到波束选择、控制和接口的作用;自适应算法则选择了cma。系统的外场测试表明,它能产生16个波束来覆盖整个上半空间,并且不需要借助于任何传感器,就能用最高增益的波束来自动捕获和跟踪卫星信号,从而在各种复杂的环境下均能提供比采用其他天线要高得多的通信质量。

6智能天线面临的挑战和发展方向

智能天线系统在改善性能的同时,也增加了收发机的复杂度。因为要对每个用户进行定位,并且波束形成的计算量很大,所以智能天线系统中有多个计算单元和控制单元。在实施smda时,资源管理也成为一个必须关注的问题。作为一种新的多址方式,在频谱分配和移动性管理上也提出了新的问题,将会对网络管理提出更多的需求。此外,目前智能天线的物理尺寸较大,不利于构建更小的基站。

天使不在线篇6

论文摘要：介绍了智能天线的基本原理、实现方法及其在移动通信中的应用。

最初的智能天线技术主要用于军事抗干扰通信和定位等。近年来,随着移动通信的发展及对移动通信电波传播、组网技术、天线理论等方面的研究逐渐深入,智能天线开始用于具有复杂电波传播环境的移动通信。此外,随着移动用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高,要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。经研究发现,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。

1　智能天线的基本原理

智能天线包括多波束天线阵列和自适应天线阵列,后者是智能天线的主要形式。智能天线技术主要基于自适应天线阵列原理,天线阵收到信号后,通过由处理器和权值调整算法组成的反馈控制系统,根据一定的算法分析该信号,判断信号及干扰到达的方位角度,将计算分析所得的信号作为天线阵元的激励信号,调整天线阵列单元的辐射方向图、频率响应及其它参数。利用天线阵列的波束合成和指向,产生多个独立的波束,自适应地调整其方向图,跟踪信号变化,对干扰方向调零,减弱甚至抵消干扰,从而提高接收信号的载干比,改善无线网基站覆盖质量,增加系统容量。

基站使用智能天线,可为用户提供窄定向波束,在一定的方向区域内收发信号。这样既充分利用信号发射功率,又可降低发射信号带来的电磁干扰。智能天线引入空分多址(sdma)方式,根据信号的空间传播方向不同,区分用户。

2　智能天线的实现

智能天线阵系统主要包括天线阵列、自适应处理器和波束形成网络。天线阵列是收发射频信号的辐射单元。自适应处理器把有一定规律的激励信号转换成与各波束相对应的幅度和相位,提供给各辐射单元,用来确定波束形成网络各部分方向图的增益。波束形成网络利用天线阵元产生的方向图,实现智能天线的各种应用。

自适应处理器产生的各支路幅度和相位调整系数,是波束形成网络工作的重要依据。自适应处理器包括信号处理器和自适应算法器。信号处理器根据所需进行的信号处理,自适应算法器根据均方误差、信噪比、输出噪声功率等性能量度,用适当的算法调整方向图,形成网络的加权系数,使智能天线阵系统性能达到最优化。

最初的智能天线采用复杂的模拟电路,如今采用数字波束形成(dbf)方式,用软件完成算法更新,也可采用数模相结合的处理方法,既保证处理精度,又保证处理速度及灵活性。此外,为了使智能天线具有良好性能,应根据具体的电波传播环境,选择相应的智能算法。采用软件无线电技术使系统具有良好的改善能力,提高系统性能。为了尽量减少对现有系统的改动,也可使用多波束智能天线。多波束天线利用多个指向固定的波束覆盖全方向,虽然不能实现信号最佳接收,但结构简单,便于实现,且无需判定所接收信号的方向。

3　智能天线在移动通信中的用途

(1)抗衰落

在陆地移动通信中,电波传播路径由反射、折射及散射的多径波组成,随着移动台移动及环境变化,信号瞬时值及延迟失真的变化非常迅速,且不规则,造成信号衰落。采用全向天线接收所有方向的信号,或采用定向天线接收某个固定方向的信号,都会因衰落使信号失真较大。如果采用智能天线控制接收方向,天线自适应地构成波束的方向性,使得延迟波方向的增益最小,减小信号衰落的影响。智能天线还可用于分集,减少衰落。电波通过不同路径到达接收天线,其方向角各不相同,利用多副指向不同的自适应接收天线,将这些分量隔离开,然后再合成处理,即可实现角度分集。

(2)抗干扰

用高增益、窄波束智能天线阵代替现有fd-ma和tdma基站的天线。与传统天线相比,用12个30°波束天线阵列组成360°全覆盖天线的同频干扰要小得多。将智能天线用于cdma基站,可减少移动台对基站的干扰,改善系统性能。抗干扰应用的实质是空间域滤波。智能天线波束具有方向性,可区别不同入射角的无线电波,可调整控制天线阵单元的激励“权值”,其调整方式与具有时域滤波特性的自适应均衡器类似,可以自适应电波传播环境的变化,优化天线阵列方向图,将其“零点”自动对准干扰方向,大大提高阵列的输出信噪比,提高系统可靠性。

(3)增加系统容量

为了满足移动通信业务的巨大需求,应尽量扩大现有基站容量和覆盖范围。要尽量减少新建网络所需的基站数量,必须通过各种方式提高频谱利用效率。方法之一是采用智能天线技术,用多波束板状天线代替普通天线。由于天线波束变窄,提高了天线增益及c /i指标,减少了移动通信系统的同频干扰,降低了频率复用系数,提高了频谱利用效率。使用智能天线后,毋需增加新的基站就可改善系统覆盖质量,扩大系统容量,增强现有移动通信网络基础设施的性能。

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容量。采用智能天线是解决稠密市区容量难题既经济又高效的方案,可在不影响通话质量情况下,将基站配置成全向连接,大幅度提高基站容量。 

当前我国正考虑大规模引入cdma移动通信系统,但部分省市模拟系统占用了cdma频段,必须采用清频手段解决此问题。使用智能天线,可大大改善模拟系统小区复用方式,增加模拟系统容量,即使清频也不会导致模拟系统资源匮乏,为cdma系统留出频段。

(4)实现移动台定位

目前蜂窝移动通信系统只能确定移动台所处的小区,如果增加定位业务,则可随时确定持机者所处位置,不但给用户和网络管理者提供很大方便,还可开发出更多的新业务。

在陆地移动通信中,如果基站采用智能天线阵,一旦收到信号,即对每个天线元所连接收机产生的响应作相应处理,获得该信号的空间特征矢量及矩阵,由此获得信号的功率估值和到达方向,即用户终端的方位。通过此方法,用两个基站就可将用户终端定位到一个较小区域。

4　智能天线的应用

(1)用于fdma系统

据研究,与通常的三扇区基站相比,c /i值平均提高约8db,大大改善了基站覆盖效果;频率复用系数由7改善为4,增加了系统容量。在网络优化时,采用智能天线技术可降低无线掉话率和切换失败率。

(2)用于tdma系统

无线能量在时间和空间上都受到限制,智能波束切换规则可提高c /i指标。据研究,用4个30°天线代替传统的120°天线,c /i可提高6db,提高了服务质量。在满足gsm系统c /i比最小的前提下,提高频率复用系数,增加了系统容量。

(3)用于cdma系统

在cdma系统中,智能天线可进行话务均衡,将高话务扇区的部分话务量转移到容量资源未充分利用的扇区;通过智能天线灵活的辐射模式和定向性,可进行软/更软切换控制;智能天线的空间域滤波可改善远近效应,简化功率控制,降低系统成本,也可减少多址干扰,提高系统性能。

(4)用于无线本地环路系统

在无线本地环路系统中,基站对收到的上行信号进行处理,获得该信号的空间特征矢量,进行上行波束赋形,达到最佳接收效果。由于本系统采用tdd方式,可将上行波束赋形数据直接用于下行发射信号,实现对下行波束的赋形。天线波束赋形等效于提高天线增益,改善了接收灵敏度和基站发射功率,扩大了通信距离,并在一定程度上减少了多径传播的影响。

(5)用于dect、phs等系统

dect、phs都是基于tdd方式的慢速移动通信系统。欧洲在dect基站中进行智能天线实验时,采用和评估了多种自适应算法,并验证了智能天线的功能。日本在phs系统中的测试表明,采用智能天线可减少基站数量。近期受移动“本地通”业务的启发,我国一些地方提出利用phs等技术建设“移动市话”,期望与蜂窝移动网争夺本地移动用户群。由于phs等系统的通信距离有限,需要建立很多基站,若采用智能天线技术,则可降低成本。

(6)用于第三代移动通信

采用智能天线技术可提高第三代移动通信系统的容量及服务质量,w-cdma系统就采用自适应天线阵列技术,增加系统容量。在第三代移动通信系统中,我国scdma系统是应用智能天线技术的典型范例。scdma系统采用tdd方式,使上下射频信道完全对称,可同时解决诸如天线上下行波束赋形、抗多径干扰和抗多址干扰等问题。该系统具有精确定位功能,可实现接力切换,减少信道资源浪费。

5　智能天线技术的研究动向

我国早已将研究智能天线技术列入了国家863-317通信技术主题研究中的个人通信技术分项,许多专家及大学正在进行相关的研究。中国的第三代移动通信系统基于同步码分多址技术,广泛采用了智能天线和软件无线电技术。作为系统根基的scdma-wll的现场运行结果,足以证明基于td-scdma技术的第三代移动通信系统是可行和成熟的。

欧洲在进行了基于dect基站的智能天线技术研究后,继续进行诸如最优波束形成算法、系统性能评估等研究。日本某研究所提出了基于智能天线的软件天线概念,即用户所处环境不同,影响系统性能的主要因素亦不同,可通过软件采用相应的算法。

美国的metawave公司对用于fdma、cd-ma、tdma系统的智能天线进行了大量研究开发;arraycomm公司也研制了用于无线本地环路的智能天线系统;美国德州大学建立了智能天线试验环境;加拿大mcmaster大学也对算法进行了研究。

当前对智能天线的研究包括智能天线的接收准则及自适应算法;宽带信号波束的高速波束成形处理;用于移动台的智能天线技术;智能天线实现中的硬件技术;智能天线的测试平台及软件无线电技术研究等方面。

天使不在线篇7

黄金趋势线

在股票技术走势盘研中，可以以上述数字的大小来区分股价趋势。

日线常用的短线趋势数字・1，3，5，8，13；常用中长线趋势数字：13，21，34，55，89；长线趋势数字：144，377，610。最常用的黄金趋势线有：5，13，34，55，89，144。而趋势线的方向及排列代表着股价运行的方向和趋势。

主要表现特征

服从原则。黄金趋势线的数字越小，代表的股价运行趋势周期越短；在相互矛盾的均线运行中，贯穿着小周期服从大周期即小均线服从大均线的原则。如89、144天均线向下运行时，经常会出现5、13天均线向上运行段，但在没量的支持下，股价的向上运行只能是短时间的惯性，即使上穿了55天线，但大多会在89、144天均线前掉头向下，继续保持盘整或向下运行的特征。

趋势线互换原则。我们知道，当黄金趋势均线由上至下呈现从小到大均线的排列，代表股市处于多方状态；反之，当黄金趋势均线由上至下呈现从大到小均线的排列，代表股市处于空方状态；而均线在某一个区域发生排列转换时，代表多空趋势的转换。

斜率与力度。均线的向上或向下的斜率，预示着股市处于多空的强势和趋势力度。斜率越高，力度越强，但有时和延续性不会成正比。

偏离率。当相邻的两根短中期均线相距加大，预示股价在惯性上冲后存在回落可能。

还有当均线绞着状态时，均线预示的趋势不太明显。只有在空间和时间的推移下使均线发生变化后再来盘研其趋势。

重要形态

压力与支撑。股价在均线下方运行时，均线即成为股价的压力线；一旦有效突破(收盘价三天站上均线之上)，该均线又成为股价的支撑线。在突破该均线之后，下一根均线就成为股价的压力线。反之在跌破这根均线之后下一根均线成为股价的支撑线(见大图示1)。在均线斜率高的情况下，如有量的有效配合，股价一般会突破上面一根压力线后再出现回落。

两线交叉。当小均线从下方向上穿过大均线，之后继续向上运行时，代表均线金叉，预示股价将向上运行。反之称之为死叉，预示股价将向下运行。在具体操作中，可以在预盘即将发生金叉时买进，或在股价在金叉后3天左右缩量回落在金叉附近止跌时买进，此时一般都有上涨空间。短线操作者可重点观看5天线和13天线的交汇叉来指导操作(见看盘图解2)，波段操作者可重点察看13天线和34天线的交汇叉。

三线交叉。看盘操作主要使用13、34、55天均线。当发生三线金叉或死叉之时，股价都会出现一波超过20％的趋势运行，所以，可以第一时间进行买人和抛出的操作。尤其是在三线死叉时，该死叉被我称之为逃命线(见大图示3)，即使跑错也得清仓，绝不含糊。

基准均线。13天均线是基准均线(见大图示4)。只要13天线保持向上运行且股价3天之内不有效跌破13天均线，股价将继续保持上升通道内运行。即当13天均线发生向上勾头时转入多方，而当13天均线向下勾头时将转入空方状态。

牛熊分界线。该线定为144天线。在中国股市运行的十余年中，每当大盘处于144天均线上方且黄金趋势线呈多头排列时，市场都处于一段上升牛市周期。如在大盘指数有效跌破144天均线后，市场往往就转入熊市操作期。如：在1996年初沪指从512点起步上涨突破144天均线后转人多方市场，一直到1997年的1510点一年多的牛市。1999年“519”大盘再次突破144天均线再次造就了2 245点大牛市。在本次6 124点的大牛市中更为明显。998转折点出现后，沪指在当年8月11日第一次突破144天均线后，经过4月盘整，使均线在年底出现互换之时再次确立144天均线的突破，一举造就黄金三年的大牛市。在达到6124点的回调过程中，先期在89天均线获得短暂支撑后再次回落下一根均线，即最低到达4 778点，正好也与当时的144天均线相吻合，而出现年初最好的一波反弹行情(见大图示1)。反弹至5 522点后的下跌，也正是在大阴形态有效跌破144天均线后进入到弱势空间(见大图示2)，而后再次出现了均线三线死叉的逃命线，揭示一轮下跌的开始直至今日最大跌幅超过50％(见大图示3)。

天使不在线篇8

大口径抛物面天线主要由天线结构体、天馈系统、伺服系统、天线控制系统等部分组成。

天线结构体。大口径抛物面天线的结构体主要是由基座、支撑件、天线紧固框架和天线反射面板等组成。结构体都是钢件，日常维护主要是定期进行紧固、除锈蚀、喷涂保护漆等项目。天线反射面板与天线紧固框架相对要多注意保养。如果天线反射面板不平整有可能引起载波发散，从而导致发射功率增加。严重的会改变天线的方向图，使发射的载波干扰到卫星上的相邻信道。必须要定期检查天线紧固框架与天线反射面板之间的紧固螺杆和螺母，保证整个反射面的平整光滑。

对天线结构影响比较大的主要是各类恶劣天气(酸雨、强阵风、冰霜、雷暴等)。强风袭击会使天线反射面抖动，引起发射载波的异常，因此平常一定要经常检查紧固情况，保证整个天线结构的稳定和坚固。裹冰、积雪、冻雨也是常见的影响天线结构体稳定的灾害性天气。在这样的天气情况下，南方地区 个晚上就会使天线表面裹上一层最厚处达4～5厘米厚的冰，对上行信号产生的影响约为10～15dB的衰减，远大于降雪期间的衰减值(一般为3～4dB左右)。另外，裹冰会使天线反射面的重量增加，影响到天线反射面的平整光滑。应该在馈源喇叭口安装除雪装置，保证馈源部分不裹冰。馈源喇叭口如果裹冰过厚将导致反射功率增大，严重时可能使高功放保护停机，产生重大播出责任事故。

一般大口径抛物面天线基本都是全钢结构，必须要做好防雷击的工作。一定要用避雷塔将整副天线及室外引接部分置于安全的保护范围内，避免引雷后产生的严重后果。定期对防雷系统和接地电阻(国标要求卫星地球站小于4n)进行测试，能及早发现隐患，避免重大灾难性事故的发生。

伺服系统。伺服系统主要包括各方向传感器、水平及俯仰方向的传动电机和丝杆等。这部分的日常维护相对简单，主要是注意设备的防水防尘，添加剂等。建议每半年左右使用汽油清洗一次丝杠，并更换专用的锂脂剂。在条件许可的情况下，每季度或者最少每半年要做次天线各方向的大角度转动测试，正负转动角度在20度左右比较适宜。这样能检测出天线的传动电机、转动关节及丝杠是否存在隐患。暴露在外易受雨水侵蚀的线缆、接头及其它有关器件，如限位开关及其输入输出接线等，最好能每月巡检一次，以便及早发现问题。

控制系统。控制系统主要是天线控制器与信标机。天线控制器是整个系统中的关键设备。一方面连接传感器，获取并显示出天线的方位俯仰角度，一方面对驱动电机发出转动天线的指令。信标机可以接收卫星的信标信号的电平值，判断天线是否处在最佳的指向位置，在偏离的情况下自动对天线姿态(方位、俯仰角)进行调整，从而达到自动跟踪卫星的目的。

控制系统也是相对整个大口径抛物面天线系统较易发生故障的系统。本站曾经发现过2次天线控制器显示天线角度出现异常的情况。一次是天线俯仰角显示跳动较大，变化频繁。检查后怀疑为天线俯仰传感器问题，将水平传感器的信号线与俯仰传感器的信号线对换。发现水平显示出现同样跳动问题，而俯仰显示不再跳动，从而确定为俯仰传感器出现问题。在更换俯仰传感器并调整后，天线控制器恢复正常工作状态。另一次是天线控制器出现过显示跳动问题，但跳动是瞬间闪动到异常值，并不是频繁的跳动。将俯仰水平传感器的信号线对换，现象依然存在，只是改变了跳动的对象，说明天线传感器本身及信号线不存在问题。判断是天线控制器内的编解码板出现问题，更换上备用天线控制器，并将内部参数设置改至与本站原天线控制器一致，故障消除。

天线控制器要注意的是其本身主要是由集成电路板和各类芯片组成，对电流冲击相当敏感，一定要注意做好信号线及天线控制器本身的接地保护，防止电流涌动对天线控制器造成不必要的影响。需要给予特殊注意的是上行天线的姿态调整直接依赖于接收信标信号，因此对于信标接收链路应给予足够重视，并保证信标偏置及斜率稳定。此外维护人员还应熟悉上行天线室外控制单元中方位、俯仰、极化调整的马达驱动信号线及天线的手动调整方法，以备异常情况下及时恢复天线姿态，保证正常播出。

天馈系统。天馈系统投入工作后很难有机会对其进行电气性能的测试维护，一般也不需要做这方面的维护工作，除非上行站因特殊情况认为确有必要，可在播出允许且转发器所属卫星公司同意时，测试天馈系统的旁瓣特性、驻波比、极化隔离度等指标。大口径抛物面天线由于要经常进行跟踪与调整，其水平、俯仰与极化调整的转动部分必须采用软波导连接。而软波导仅依靠两端的法兰与硬波导连接，其本身的弯曲和天线转动时发生的收缩都会使软波导产生一个扭力。虽然软波导允许一定程度的扭曲，但如果选取的长度不当、角度不对或者自然老化过度，都可能发生开裂破损的情况。

另外需要注意的是软波导由于材质及工艺的局限，其所能承载的功率是有限定值的。现在总局要求各地球站都要配置3KW的高功放，应至少选取耐功率值为3KW的软波导。如果选取的软波导耐功率值比较低，在高功放大功率甚至满功率发射时。波导内部产生的驻波极可能将低耐功率值的软波导烧毁，从而导致重大责任事故发生。建议各地球站最好能配备专用的频谱仪，随时监看本站的频谱，并定期存档。每月或每季度对比同情况下的频谱，能准确判断出本站的载波是否异常，天馈系统是否正常工作。

天使不在线篇9

关键词：超宽带检测；平板天线；天线阵列；辐射方向

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.8.005

*基金项目：教育部新世纪人才项目（批准号：NCET- 08-0389）

超宽带无线检测技术[1]的飞速发展带来了无损检测的又一次进步。超宽带无线数据的传输速度更快，数据包含信息量更大，功耗更低，设备成本更低，保密性更强，穿透性更好，这些优点是常规无线检测技术不具有的。性能良好的超宽带天线是确保检测可靠性、高速性以及抗干扰性良好的关键，天线的设计成为超宽带无线检测技术的重中之重。

为了满足与射频电路等高速电路集成的条件，天线的小型化设计成为关键，小尺寸微带单极槽隙天线易于调节阻抗带宽[2]，它能方便地同高速电路集成，满足设备高集成度，低功耗的要求。多数检测系统需要多天线集成为阵列以提高检测精度和降低检测次数，天线阵列一次检测即可获得多组检测数据，经微型计算机处理后可快速提交检测结果，但是天线阵列中各个天线会互相串扰，影响检测精度。调节单个天线的辐射性，使其辐射方向不互相重叠可大幅降低天线间的串扰。为此必须设计一款超宽带天线，在满足带宽条件的同时提高天线在正向和背向的辐射强度，相应降低天线的侧向辐射强度。

天线结构

天线基板的选择

天线基板材料和厚度的选择对超宽带平板天线的带宽影响较大，天线基板越厚，天线的宽带性能越好，但是厚度的增加使天线难以集成。本天线选用1mm厚，介电常数为4.4的FR-4材料作为介质基板，该材料造价低，性能稳定，是传统PCB板的材料。选用PCB板作为天线基板，天线可以直接印制在PCB板上，经过布线后可以方便高速地与芯片互联，使检测系统体积有效缩小。基板形状选择正方形，方便紧密排列成阵列形式，尺寸为16mm×16mm，详见图1的天线侧视图。

天线辐射单元及接地板设计

天线的辐射单元设计主要影响天线的辐射方向和带宽，本天线使用类似“T”字形极子有效地减弱天线的侧向辐射，既降低天线阵列之间的相互串扰，又确保天线在正向和背向增益高，穿透力强。

天线辐射单元结构如图1所示，采用类似“T”字形极子，极子呈四分叉形与下面的馈线相连，馈线宽2mm，与50Ω同轴电缆阻抗匹配。上面两个较小的分叉并不十分明显，分叉的横向长度用于调整辐射单元至左右两边开槽金属接地板的距离，实现指定的辐射方向性。较短的横向分叉会提供更宽的带宽，但会增加天线的侧向辐射，综合考虑并仿真优化后，取横向分叉的长度为6.6mm时满足侧向增益低、抗干扰好的性能要求；“T”字形极子下面的两个纵向分叉用于调整辐射单元至下边开槽金属接地板的距离，补偿由横向分叉导致的天线带宽缩小，使天线带宽达到指定的5GHz~7GHz。

平板单极天线添加开槽结构有利于天线小型化[3]，开槽的形状及宽和高依天线的不同特性要求而不同[4]。一般选择矩形槽，开槽的纵向高度低于天线辐射单元高度时，天线一般具有较宽的带宽；开槽的纵向高度高于天线辐射单元高度时，天线一般具有较低的侧向增益。

文中设计的天线选用后一种开槽方式，通过仿真优化最终确定开槽的高度和宽度分别为13 mm×14 mm，天线的接地板开槽形状如图1所示，开槽上下两端距基板边缘分别为1mm和2mm，左右两端距基板边缘各为1mm。开槽后环形馈电地板改变了电流走向，电流沿地板底部中心馈入，经由开槽地板的两侧，最后形成环形馈电网络，相比于不开槽接地板，环形馈电网络增加了接地板电流路径长度，有利于减小微带天线的尺寸。

天线带宽及方向图

天线靠近馈线的两个斜三角结构可辅助调节阻抗带宽，无三角结构的天线示意图如图2所示。回波损耗曲线S11曲线如图3所示，在横轴坐标5GHz附近S11曲线过于靠近-10dB限度，天线实物测试在5GHz处可能带宽不达标，添加两个三角的渐变结构，辐射单元的“T”字形横向分叉距离接地板开槽边缘有个渐变的过程，增加了辐射单元在不同频率上的谐振点，辅助调节了天线带宽，使天线-10dB回波损耗曲线向左移动，避免天线实物测试时可能出现的带宽不达标。添加两个三角结构后天线的S11曲线优化为图3所示。

天线在5GHz~7GHz带宽内具有较高的正向和背向辐射，侧向辐射较小。辐射方向图如图4所示，正向辐射增益强度达3.5dB，而侧向60度处辐射增益小于-4dB，有效降低天线阵列间不同天线的相互干扰，增强天线穿透能力，使检测结果精确可靠。

检测系统天线阵列设计

超宽带检测系统类似雷达系统[5]，需要发射天线和接收天线同时工作，发射天线发射超宽带信号，遭遇检测物体后发生反射，由接收天线接收。把发射和接收天线集成为阵列既要求天线之间间距适当，不互相干扰，又要求天线数目足够以获得多组检测信号，检测信号组数越多，结果越准确。例如，使用共焦成像技术[6]时，叠加多组检测信号各自成的图像，才能有效加强目标图像，同时减弱非目标的干扰图像。本文设计了两种工作模式的天线阵列，一种为循环工作模式的天线阵列，另一种为复用工作模式的天线阵列。

循环工作模式天线阵列

天线阵列设置如图5(a)所示，12个平板天线，呈4行3列排布。编号1、2、3、4、5、6的为发射天线，编号A、B、C、D、E、F的为接收天线。1号天线发射A天线接收，依此类推、共六组天线对（1-A）、（2-B）、（3-C）、（4-D）、（5-E）、（6-F）。每个发射天线依次发射信号，对应的接收天线接收信号，完成一次循环。阵列结构的突出优点是密集程度高，12个方形天线以很小的间距排成矩形阵列。较大限度地缩减了天线占用空间，12个天线集成在PCB板上尺寸仅约为50mm×70mm，可以制成便携式手持设备供检测人员随身携带。另一方面，循环工作使每两对天线工作间距达16mm以上，不会因距离过近而相互干扰，该天线阵列适合安装在体积小、便携的仪器设备中。

复用工作模式天线阵列

天线阵列设置如图5(b)所示，7个平板天线，排列在圆盘的中心和边界，编号依次为1-7。采用复用模式时，6个天线既可作为发射天线，又可作为接收天线。当1号天线发射时，2-7号天线作为接收天线使用；当2号天线发射时，除2号以外的天线作为接收天线使用。依此类推。天线复用技术可以极大地减少天线个数，同时获得数量较多的信号组数，上面结构的天线阵列完成一次检测共获得7×6=42组信号。复用模式的缺点在于天线总数较少时无法紧密集成，天线间都需保持一定的间距来确保工作时不互相干扰。

结语

本文设计了一款基于超宽带检测系统的小尺寸平板天线，经过仿真优化，天线在5GHz~7GHz频带正向辐射达3.5dB，侧向辐射较低。使用此天线组成天线阵列，合理安排天线间距，可以避免天线工作时相互干扰。天线阵列集成度高，对开发体积小、便携的检测仪器设备具有重要应用价值。

参考文献：

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[2] Chen W L, Wang G M, Zhang C X. Bandwidth Enhancement of a Microstrip Line Fed Printed Wide-Slot Antenna with a Fractal-Shaped Slot [J].IEEE trans. Antennas and Propagation,2009,57:2176-2179

[3]袁乃昌,何建国,尹家贤.新型集成超宽带开槽天线的研制及其应用[J].电子学报,1997,9(25):43-45

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天使不在线篇10

关键词 智能天线 MIMO 融合机制

1 引言

随着全球移动通信的不断发展，移动用户的日益增多，现一代移动通信网络资源已经变的非常有限。如何的利用有限的带宽资源，已经成为现在已经成为了移动通信领域中一个热门话题。智能天线可以满足服务质量和扩充容量的需要。移动通信中另一个难于解决的问题的如何克服多径干扰。在传统的SISO系统中多径干扰始终存在并到现在为止没有找出很好的克服方法。于是MIMO 的研究成为现在通信领域的热点。如果智能天线与 MIMO 技术结合使用，更加会开发空域在移动通信中的巨大潜力。必定能很好的解决系统容量扩充问题与抗多径干扰问题，改善通信质量增大系统容量。

智能天线技术可以提高接收信号的信干比和小区的用户容量，自提出以来就深受业内关注，已经被TD-SCDMA标准采用，国际电联也明确将它作为第三代及以后移动通信技术发展的主要方向。MIMO技术可以提高系统的信道容量提高信息传输速率，因此该技术已成为4G的关键技术之一。MIMO和智能天线都是4G的关键技术，如果我们可以将二者有机地结合起来，就可以大大提高4G系统的性能，使得通信终端在更高的移动速度下实现可靠传输，因此如何把MIMO和智能天线技术结合起来加以应用非常值得探讨。

2 智能天线和MIMO技术分析

MIMO和智能天线都属于多天线系统中的技术，这两种技术既有共性又有显著区别，凭借在提高频谱利用率方面的卓越表现，MIMO和智能天线共同成为了下一代移动通信系统发展中炙手可热的新技术。

2.1 智能天线技术

智能天线技术可用于多天线系统中，但它与以往天线分集有着很大的区别。智能天线利用数字信号处理技术，采用了先进的波束转换技术和自适应空间数字处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，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。智能天线是仅在无线链路的一端采用阵列天线捕获与合并信号的处理技术，即用于MISO系统和SIMO系统。一个典型阵列天线接收系统如图1所示。系统由三部分组成：实现信号空间过采样的天线阵列，对各阵元输出进行加权合并的波束成型网络，更新合并权值的控制部分。这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。由于智能天线能显著提高系统的性能和容量，抑制干扰信号并增加了天线系统的灵活性，未来几乎所有先进的移动通信系统都将采用该技术。

2.2 MIMO技术

多输入多输出（MIMO）技术通过空间复用，使频谱效率得以成倍提高。空时编码技术正是在此基础上发展起来的一种新的编码和信号处理技术，它将信道编码技术与阵列处理技术相结合，大幅度地提高无线通信中的系统容量和传输速率。MIMO系统是指发射端与接收端都有多个天线的通信系统，如图2所示MIMO技术可以视为智能天线技术的一种扩展。但是传统的智能天线的智能体现在天线加权选择算法上，而MIMO系统强调的是信号的编解码处理。MIMO系统与智能天线的不同在于它能够同时获得发送和接收分集增益。

MIMO无线通信技术的概念是在任何一个无线通信系统，只要其发射端和接收端均采用了多个天线或者天线阵列，就构成了一个无线MIMO系统。MIMO无线通信技术采用空时处理技术进行信号处理，在多径环境下，无线MIMO系统可以极大地提高频谱利用率，增加系统的数据传输速率。MIMO技术充分开发空间资源，利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量。

2.3 MIMO和智能天线技术的比较

MIMO和智能天线技术都用于多天线系统，但是两者又有本质的区别。

从原理上看，智能天线利用到达天线阵的信号之间完全相关性形成天线方向图，它关键能实现信号的定向发送和接收；而在MIMO中天线收发信号是全方位的，并且到达天线阵的信号必须相互独立，用多个天线接收信号来克服信号到达接收机的空间深衰落，增加分集增益。

从天线结构上看，两种技术都可以使用多天线，智能天线通过反馈控制方式连续调整天线的方向图，天线阵元间距一般取1/2波长，因为阵元间距过大会减小接收信号彼此的相关程度，太小则会在方向图上形成不必要的旁瓣；而在MIMO接收系统中，天线单元之间的间隔必须为多个波长一般为10～15波长，以确保到达天线阵各个单元的信号是互不相关的。

从多天线系统来看，传统的智能天线是指仅在无线链路的一端采用阵列天线捕获与合并信号的处理技术，即用于MISO系统和SIMO系统，而MIMO只应用在MIMO系统中。

3 MIMO和智能天线技术的融合

MIMO技术实质上为系统提供空间复用增益和空间分集增益。MIMO通信中，空间复用是将输入数据分成多个子流，每个子流从不同的天线发送出去，在同一频带上使用多个MIMO子信道，从而使得容量随着天线数量的增加而线性增加。如果在发射端和接收端之间安装多个天线，只要天线之间的距离足够远，就可以认为在发射端和接收端之间建立了多条独立同分布的空间信道，从而在空域引入了冗余，实现空间分集。设发端Nt根天线，收端Nr根天线，当发射天线间距大于等于10λ，接收天线间距大于等于λ/2，就可以近似认为每对收发天线之间的传播路径相互独立，这样就在收发天线阵之间建立了从NtxNr条独立同分布的传播路径。

如果将智能天线与MIMO技术相结合，那么我们的期望是所形成的系统不但能提供智能天线技术所带来的天线增益，还应带来提高系统传输质量的分集增益。在智能天线技术基础上，如果要获得分集增益，在阵元之间寻求这种可能性是不现实的做法，因为阵元间距λ/2，彼此之间存在很强的相关性。那么要弱化相关性，可以从以下两个方向着手：空间，极化。

空间分集，此时要将天线尽量拉开距离，以满足较低的衰落相关性。衰落相关性依赖于天线间距和角度扩展，角度扩展即角度分布的标准差。对于户外系统来说，基站端的角度扩展可能仅仅为几度，所以天线的水平间距为10λ-20λ是必须要满足的条件。因此，我们在分析性能时，存在将等效MIMO的平均间距设为10λ的情况。

极化分集，可以采用两个相互垂直的极化方向来满足较低的衰落相关性，例如水平极化和垂直极化。这些正交极化后的天线阵元彼此间的相关性很小，而且组合成的天线体积会相应缩小。

MIMO和智能天线技术结合的关键是如何能在同一个系统中同时采用两种技术。下面我们设计一个系统，同时能支持这两种技术。本文给出了一种方案，使这两种技术求同存异，在一个系统中共存。

上文比较这两种技术的异同点可以看出，MIMO和智能天线技术共存的主要障碍是天线结构：智能天线要求天线间距取1/2λ，并且用于SIMO和MISO系统；而MIMO要求天线间距为数个波长，并且只用于MIMO系统。本文给出的方案很好地解决了这个问题，整个系统的结构如图2所示。

图3所示的拉远分组天线阵列中所有天线阵元均为垂直极化，但分成两组，每组天线阵列内各有4个天线阵元，每组天线阵列内的天线阵元间距保持传统智能天线采用的半波长间距λ/2，这样每组天线阵列内的天线阵元间具有很强的相关性。但两组天线阵列通过空间距离来换取MIMO应用所依赖的不相关性或弱相关性，即将两组天线拉远至4λ—l0λ。

图4所示的双极化分组天线阵列中，每组天线阵列内的天线阵元间距保持传统智能天线采用的半波长问距λ/2，但组问采用不同极化方式，如图2（b）所示一组天线阵列内阵元均采用+45。极化，而另一组天线阵列内阵元均采用-45。极化，这样每组天线阵列内的天线阵元间具有很强的相关性。但两组天线阵列通过不同的极化方式来换取MIMO应用所依赖的不相关性或弱相关性。这样的天线阵列的尺寸仅为不到原天线阵列的一半，在尺寸方面有着较好的优势。

显然，上述天线结构均基于天线分组的思想，只是天线分组间的不相关性或弱相关性的获得方式不一样，但这也导致了这两种天线具有不同的物理结构和各自的优缺点。拉远分组阵列较极化分组天线阵列而言，没有正交极化天线理论上存在的极化损失，但正交极化天线分组可以具有更小的尺寸，更有利于工程实施。

结束语：如今智能天线和MIMO在各自领域都有着广泛的应用并且分别发着挥极其重要的作用，它们的应用都为解决无线通信中存在的各种难题做出了巨大的贡献。但是，如何将MIMO 与智能天线结合，充分发挥他们各自优势，仍然是无线通信领域研究的热点。将MIMO 与智能天线结合，必然能大大改进无线通信质量，增加系统容量，为我们日益繁忙的高速信息生活提供更高质量的服务。

参 考 文 献

[1] 周夕良.第四代移动通信的发展和挑战[J].信息与电子工程，2006 4 （2）.

[2] 刘鸣. 智能天线技术与应用. 机械工业出版，2007.

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