天線技術(shù)論文精選(九篇)

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第1篇：天線技術(shù)論文范文

本文以面向文檔的NoSQL作為數(shù)據(jù)持久層，面向文檔的NoSQL數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計相對于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來說容易許多，在對數(shù)據(jù)進行查詢、數(shù)據(jù)庫操作接口方面都有很大的優(yōu)勢］。因為面向文檔的NoSQL數(shù)據(jù)庫不支持多張表的JOIN操作，因此在對面向文檔的NoSQL數(shù)據(jù)集合進行設(shè)計的時候需要考慮到這方面的因素。本監(jiān)測系統(tǒng)主要的業(yè)務(wù)功能可以分為3個模塊，分別是小區(qū)信息查詢模塊、報表統(tǒng)計模塊和用戶、終端管理模塊，因此，數(shù)據(jù)集合的設(shè)計同樣從這三個方面進行設(shè)計。各個數(shù)據(jù)集合之間的關(guān)系如圖1所示?？紤]到在對數(shù)據(jù)表進行設(shè)計所依據(jù)的原則基本一致，因此以下僅對小區(qū)信息查詢模塊的數(shù)據(jù)表設(shè)計進行著重分析。設(shè)計數(shù)據(jù)模型需要結(jié)合系統(tǒng)的特點進行分析。此系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能是對小區(qū)天線參數(shù)信息進行保存、管理，并以友好的界面展示給用戶，并響應(yīng)用戶的各種操作。因此，在大部分的操作中，存儲天線實時參數(shù)的ANTENNAARGS表會產(chǎn)生大量的插入操作，本文根據(jù)各個表的不同讀寫比進行了設(shè)計，如圖2所示。本文將天線表、區(qū)域表以內(nèi)嵌的形式放入了小區(qū)表，將天線參數(shù)表設(shè)計成單獨的集合，并以引用的方式指向了小區(qū)表主要是考慮到天線參數(shù)集合是被訪問最頻繁的表，會產(chǎn)生大量的讀寫操作，因此在小區(qū)集合與天線參數(shù)集合之間采用的是范式化的模式。其中，天線工參表(ANTENANARGS表)用來存儲從各個采集終端傳輸至管理系統(tǒng)的小區(qū)天線實時數(shù)據(jù)信息，具體如表1所示。小區(qū)信息表(CELL表)用來存儲各個小區(qū)的地址、天線相關(guān)參數(shù)詳細信息，如表2所示。除了上述表之外還有采集終端表(TERMI-NAL)、天線信息表(ANTENNA)和告警表(ALARM-REPORT)等。數(shù)據(jù)庫運行時，自動將所對應(yīng)的數(shù)據(jù)存入相應(yīng)表中。

2數(shù)據(jù)庫自動分片設(shè)計

管理系統(tǒng)在運行中會產(chǎn)生大量的寫操作，進而帶來頻繁的磁盤I/O操作，在大數(shù)據(jù)下，最好采用將數(shù)據(jù)庫分布在多臺服務(wù)器上，即分片［7］。本文采用Auto-Sharding(自動分片)及Replic-Set(復(fù)本集)相結(jié)合的方式來減輕單個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的負載，即在每臺Server上各自運行一個實例，組成一個Replic-Set，最后再各運行一個實例，組成ConfigServer。直接執(zhí)行Addshard操作即可增加分片以緩解服務(wù)器的壓力，實現(xiàn)動態(tài)擴展。分片的實現(xiàn)重點在于片鍵設(shè)計。本文將保存天線參數(shù)信息的集合聲明了一個復(fù)合片鍵{Lacci:1，Day:1}。當來自不同的小區(qū)(可以根據(jù)Lacci進行判斷)向集群系統(tǒng)插入數(shù)據(jù)時，可以預(yù)計到在大部分情況下，同一小區(qū)的數(shù)據(jù)會落在單個塊或片上。

3數(shù)據(jù)庫查詢的實現(xiàn)

數(shù)據(jù)查詢功能為本數(shù)據(jù)庫設(shè)計的重要功能之一。數(shù)據(jù)庫將小區(qū)信息、天線參數(shù)等相關(guān)的數(shù)據(jù)信息根據(jù)用戶的要求，以界面或報表的形式全部或部分的顯示給用戶?；诒緮?shù)據(jù)庫的設(shè)計，用戶通過數(shù)據(jù)查詢菜單進入相應(yīng)查詢界面，獲取小區(qū)信息、終端信息及告警信息等。實現(xiàn)“天線工程參數(shù)查詢”功能的工作流程如圖3所示。為了實現(xiàn)小區(qū)天線參數(shù)查詢功能，客戶端需要向數(shù)據(jù)庫發(fā)送2次請求，用戶根據(jù)需求，向控制器發(fā)送查詢請求，控制器處理查詢命令，對相應(yīng)的小區(qū)進行信息查詢，待小區(qū)返回信息后，將用戶的查詢命令發(fā)送至對應(yīng)小區(qū)，根據(jù)需求讀取有用信息，并返回給用戶。跟關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相比，由于省去了大量的多表連接操作，實際上查詢的效率要高于基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的多表連接查詢。查詢工作的SQL語句如下。

4數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)

數(shù)據(jù)安全在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中有很重要的地位。在各種意外情況下，如計算機硬件故障等，對數(shù)據(jù)庫進行備份和恢復(fù)能夠保障數(shù)據(jù)的完整性和安全性，使得數(shù)據(jù)損失降到最?。?］。本數(shù)據(jù)庫設(shè)計的備份選用的是副本集的方式［7］:在主節(jié)點上進行操作，寫入的數(shù)據(jù)被一步地同步到所有的從節(jié)點上，并從主節(jié)點或從節(jié)點上讀取數(shù)據(jù)，如果主節(jié)點由于某些原因斷線，會自動將一個從節(jié)點提升為主節(jié)點。在查詢分析器中運用SQL語句完成數(shù)據(jù)庫的備份和恢復(fù)。在數(shù)據(jù)庫管理界面中，用戶通過數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)功能進行相應(yīng)操作，確保數(shù)據(jù)的正確行和完整性。

5結(jié)束語

第2篇：天線技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】CDMA系統(tǒng);多用戶檢測;圓陣天線

1.引言

碼分多址（code division multiple acce-ss，CDMA）系統(tǒng)作為一個自干擾系統(tǒng)，它存在的多址干擾（Multiple Access Inter-ference，MAI）是限制CDMA系統(tǒng)容量和性能的主要因素。在抗MAI方面，近年的研究主要提出了多用戶檢測、擴頻碼設(shè)計和智能天線技術(shù)[1]。其中多用戶檢測和智能天線技術(shù)在對抗MAI方面效果較突出[2]。然而現(xiàn)有的多用戶檢測只在消除小區(qū)內(nèi)干擾方面取得了較好的效果，而小區(qū)間的干擾問題沒有解決，智能天線技術(shù)很好的解決了這一問題。因此，本文主要探討基于智能天線與多用戶檢測技術(shù)的聯(lián)合抗干擾技術(shù)。

2.聯(lián)合抗干擾模型

智能天線分為圓陣和線陣兩大類。圓陣與線陣相比，能提供俯仰角的估計，不僅能在水平面內(nèi)全向掃描，也能產(chǎn)生最大值指向陣面法線方向的單波束方向圖進行全向波束賦形，直接對準用戶的接收端，還能通過自動調(diào)整各個陣元的加權(quán)因子，來控制其方向圖。故論文以圓陣天線作為接收端的接收天線，以消除小區(qū)間干擾。

圓陣天線的陣因子為：

（1）

其中，An為激勵電流的幅值，在此為一定值，所以討論陣因子時它不作考慮。

是第n個單元的角位置，an為激勵電流的相位，為了方便下面的討論，這里我們假設(shè)an=0。

則由式（1）得：

（2）

（3）

式中：

，

天線的陣因子為：，，wi為各天線單元加權(quán)值。

陣列天線實質(zhì)上是一個空域濾波器，但對小區(qū)內(nèi)存在的干擾并無明顯改善。因此，論文同時引入能有效消除小區(qū)內(nèi)干擾的多用戶檢測技術(shù)。

為了與圓陣天線合理匹配，減小系統(tǒng)復(fù)雜度并減小背景噪聲，我們選擇了多用戶檢測中的線性變換方式的最小均方誤差檢測（MMSE）。

其基本思想是使第k個用戶發(fā)送的信號與估計值的均誤方差值最小。為了使接收端信號的判決比特與發(fā)送端傳輸比特bk之間的均方誤差最小，現(xiàn)定義第k個用戶的線性變換函數(shù)wk，滿足：

（4）

令，K*K階的矩陣表示K個用戶之間的線性變換矩陣，則MMSE準則下的線性檢測問題轉(zhuǎn)換為：

（5）

要求矩陣W以滿足上式，則令：

可以解得最小均誤方差準則下的線性變換矩陣：

（6）

因此，MMSE線性檢測器后的判決輸出為：

（7）

3.仿真

利用Matlab進行仿真。聯(lián)合抗干擾模型分為圓環(huán)陣列天線與MMSE檢測兩個部分。首先，在不考慮系統(tǒng)中所有用戶的地理位置分布情況下，選擇采用圓陣天線作為接收天線和不采用兩種設(shè)置，設(shè)載波波長為，陣元間距d為載波波長的二分之一，即。圓環(huán)陣列天線的陣元數(shù)設(shè)為8，方位角為（-90o，90o），仰角為（0o，90o）。兩種設(shè)置在天線接收信號后都采用MMSE最小均方誤差法對輸出信號進行判決。結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，只有MMSE檢測的CDMA系統(tǒng)，信噪比從0dB達到8dB的這一過程中，誤碼率性能有所改善，但不明顯。而引合抗干擾的CDMA系統(tǒng)，誤碼率性能已經(jīng)大大下降，達到一個數(shù)量級以上。

圖1 聯(lián)合抗干擾引入前后CDMA系統(tǒng)誤碼率

和信噪比關(guān)系圖

4.結(jié)論

論文論述了基于圓陣天線與MMSE檢測的聯(lián)合抗干擾技術(shù)。提出了使用八陣元圓環(huán)陣列天線作為接收天線，以MMSE檢測作為檢測算法的聯(lián)合抗干擾模型。實驗結(jié)果表明，引合抗干擾后，系統(tǒng)的誤碼率性能明顯改善，系統(tǒng)容量從而得到了提升。

參考文獻

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第3篇：天線技術(shù)論文范文

論文關(guān)鍵詞：曲折型天線，UHF頻段，微帶天線，HFSS

 

（一）引言

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，基于此技術(shù)的各種應(yīng)用得到迅速發(fā)展。在無線局域網(wǎng)（WLAN）、射頻標簽（RFID）、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)等應(yīng)用中，天線作為無線電設(shè)備中發(fā)射和接收無線電波的裝置，將在很大程度上影響整個系統(tǒng)的性能。這些應(yīng)用也對天線的小型化，全向性，多極化提出來較高的要求。微帶天線以其體積小，重量輕，便于集成等優(yōu)點，在無線通信應(yīng)用中得到了的大量的應(yīng)用與改進。本文就應(yīng)用于特高頻（UHF）頻段的印刷天線進行了小型化的設(shè)計改進，在HFSS中設(shè)計并仿真了一個工作在2.4GHz頻點的印刷曲折型天線。

（二）天線原理與結(jié)構(gòu)

印刷單極天線一般由覆在介質(zhì)層同側(cè)或兩側(cè)的單極貼片和導(dǎo)體地板構(gòu)成，通過微帶線或共面波導(dǎo)進行饋電。

先比較一下曲折型天線相對于鞭狀天線在尺寸上的優(yōu)勢。早期采用的單極鞭狀天線，如圖1（a）所示，集成面積過大，不利于小型化與低成本生產(chǎn)；而采用曲折型結(jié)構(gòu)，如圖1（b）所示，就有效地縮減了單極鞭狀天線的尺寸。

圖1（a）鞭狀天線 （b）曲折型天線

單極鞭狀天線一般采用半波對稱天線的單臂構(gòu)成，即天線臂長，由于天線印制到電路板上，印制天線位于空氣與介質(zhì)板之間，且介質(zhì)板背面無金屬，因為受板材影響微帶天線，天線的諧振長度L應(yīng)由經(jīng)驗公式得出波長的修正值來計算：

（1）

式中，為真空中波長，為有效介電常數(shù)。

有效介電常數(shù)由相對介電常數(shù)與微帶線線寬w以及板厚度h確定

（2）

當采用厚度為1.6mm，相對介電常數(shù)為4.4的FR-4材質(zhì)的介質(zhì)板時，根據(jù)公式計算數(shù)據(jù)在HFSS中優(yōu)化后得到的2.4GHz的諧振天線臂長約為27.5mm，天線尺寸較大，使得應(yīng)用上限制了節(jié)點器件的尺寸大小；而采用曲折型結(jié)構(gòu)改進，使天線的諧振長度縮短到了13.5mm，這樣的尺寸與它的結(jié)構(gòu)使得在無線模塊集成天線時，電路的設(shè)計可以更為緊湊。

尺寸的縮減要以犧牲有效帶寬為代價，此處有效帶寬定義為<-10dB的頻帶寬度。在仿真結(jié)果中可以看到有效帶寬隨著尺寸的縮減而下降。

天線的每一節(jié)曲折部分的長度遠小于頻點對應(yīng)的波長，因此可以考慮用終端短路傳輸線模型等效成電感來考慮其結(jié)構(gòu)對天線的影響。因此，曲折型天線可等效為加載電感的鞭狀天線，曲折型部分正好平衡了單極天線的負虛阻抗部分。天線的輻射特性類似于鞭狀天線，但天線的電流分布將發(fā)生改變，不會再是一個正弦函數(shù)。在此，由于其與鞭狀天線的類似性，不再討論天線的輻射功率，輻射阻抗，以及電磁場的分布。

下面以傳輸線理論簡要分析曲折型天線。根據(jù)傳輸線理論，每一段曲折線部分的輸入阻抗為

（3）

式中， , 為自由空間中的波數(shù)，為有效介電常數(shù)，為每段曲折線長度，即以饋線為中軸垂直線，曲折線部分的一半水平長度。

此處曲折線部分的特性阻抗為

（4）

式中，為每段曲折線間距，為曲折線線寬，波阻抗。

由上述計算式可見，曲折線的間距、線寬、每段長度以及段數(shù)的不同，將改變影響天線的電抗部分，從而影響阻抗匹配到50歐姆的傳輸線小論文。通過計算與軟件仿真，得出匹配到50歐姆傳輸線時的參數(shù)值為：=3mm，=1mm，=4mm，段數(shù)為3。

天線設(shè)計的第一步一般是選擇合適的介質(zhì)基片并確定其厚度h， 因為基片材料的相對介電常數(shù)、損耗正切角tanδ 和厚度h將直接影響微帶天線的性能指標。采用較厚的基片，可以展寬工作頻帶，效率也較高，但是過大會引起表面波的明顯激勵。采用較高的，微帶天線的尺寸較小，但帶寬較窄微帶天線，E面的方向圖較寬。當減小時，可以使輻射對應(yīng)的Q 值下降，從而使頻帶變寬，降低還將減小表面波的影響。

本文所設(shè)計的曲折型天線直接印刷在厚度為1.6mm，相對介電常數(shù)為4.4的FR-4材質(zhì)的介質(zhì)基板上，介質(zhì)板的尺寸為32mm*18mm。具體天線結(jié)構(gòu)與在HFSS中仿真優(yōu)化后使用的尺寸數(shù)據(jù)如圖 2 所示。天線由3個曲折部分與末端延長的部分組成，由50歐姆微帶線饋電。通過調(diào)節(jié)每段曲折線的長度與間距，以及末端延長線的長度，來調(diào)整天線達到合適的諧振長度。

圖2 優(yōu)化后的天線結(jié)構(gòu)與尺寸

（三）仿真結(jié)果與分析

借助仿真軟件 HFSS，天線的參數(shù)的仿真結(jié)果如圖 3 所示。在2.4G處，=-32.7dB。有效帶寬（按-10dB計算）為700MHz左右?？梢姶饲坌吞炀€的帶寬雖然比單極鞭狀天線帶寬減小很多，但對于該頻段的應(yīng)用仍是足夠?qū)挼摹?/p>

圖3 參數(shù)仿真結(jié)果

圖 4 給出了天線在f=2.4GHz頻率點上的 E 面和 H 面方向圖。由天線輻射方向圖可以看出，該天線具有近似全向性能，能夠滿足引言中提到的該頻段的一些應(yīng)用的全向性要求。

圖4 天線在2.4GHz的方向圖

該天線具有成本低、重量輕、易于加工與集成的優(yōu)點，采用曲折線結(jié)構(gòu)，使天線所占面積為：13.5mm×9.5mm，基本滿足了小型化的要求，易于集成在射頻電路板上。

（4）結(jié)論

本文研究了一種曲折型印刷天線。通過采用曲折線結(jié)構(gòu)縮小天線尺寸，與鞭狀天線相比較，該天線具有結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)整、制作方便的優(yōu)點。該天線在HFSS仿真測試中的數(shù)據(jù)顯示其能夠使用在UHF頻段的一些應(yīng)用中。在改進方面，對于天線可以在饋電位置上做一些調(diào)整，以獲得更好的性能。并且可以將曲折線結(jié)構(gòu)與倒F天線結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使天線尺寸得到進一步的縮小。

【參考文獻】

[1]Warnagiris,T.J. and Minardo, T.J., "Performance of a Meandered Line as anElectrically Small Transmitting Antenna," [C]IEEE Transactionson Anrennas andPropagation, vol.46, no.12, pp. 1797 - 1801, 1998.

[2]左群聲,金林,胡明春,趙玉潔等譯.無線通信天線手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社,2004.

第4篇：天線技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】無線 防火 監(jiān)控

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強、破壞性大、救助困難的自然災(zāi)害。做好森林防火工作，有效預(yù)防和撲救森林火災(zāi)，是確保人民生命財產(chǎn)安全的迫切需要.當森林發(fā)生火災(zāi)時，只有做到早發(fā)現(xiàn)、早解決，才能把損失降到最小。針對我國森林防火的實際需要，專門設(shè)計了一整套森林防火的解決方案。

1 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計圖，如圖1所示。

1.1 圖像傳輸設(shè)備的選擇及技術(shù)參數(shù)

模擬圖像傳輸系統(tǒng)采用調(diào)頻體制，信號帶寬27MHz。為了保證信號之間互不干擾，兩路信號中心頻率間隔應(yīng)大于38MHz。目前國產(chǎn)模擬圖像傳輸系統(tǒng)主要有L波段、S波段、Ku波段幾種，頻率范圍分別為：L波段：950～1750MHz；S波段：2200～2700MHz；Ku波段：11～13GHz。

如果以38MHz頻率間隔計算，各頻段可同時傳輸?shù)淖疃嗦窋?shù)分別為：L波段：21路；S波段：13路；Ku波段：50路。

本系統(tǒng)共需同時傳輸15路圖像信號，L波段利用頻率復(fù)用技術(shù)可以做到30路圖像傳輸，從系統(tǒng)要求整體設(shè)備性能及造價來考慮，選擇L波段。微波傳輸需滿足視距傳輸條件，即監(jiān)控點至控制中心傳輸路徑上無遮擋（收發(fā)天線間可視）。

該系統(tǒng)方便安裝，傳輸圖像鮮明，主要是利用微波頻段傳輸，包括報警信號、伴音和視頻。

微波圖像傳輸系統(tǒng)：主要技術(shù)指標：頻段：L波段950～1750MHz、KU波段11～13GHz；功率：10～40dBm；

微波工程接收機技術(shù)指標：輸入頻率： 950-2050MHz；輸入阻抗：75Ω；輸入電平：-65-- -35dBm；中頻帶寬：27MHz；噪聲門限：6dB典型值；視頻制式：PAL；去加重：CCIR405-1 625行；視頻輸出：1V峰-峰值；頻率響應(yīng)：+1- -2dB（10KHz-5MHz）；工作電壓： AC150V-AC270V；功耗：15W；LNA電源：18V/100mA。

1.2 無線指令遙控系統(tǒng)

無線遙控是指實現(xiàn)對被控目標的非接觸遙遠控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。我們設(shè)計的系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)接口，以適應(yīng)各種協(xié)儀。由發(fā)射和接收部分組成，可以控制云臺、鏡頭。

2 原理設(shè)計

如圖2所示。

2.1 功能簡述

在森林內(nèi)多個地點放攝像機，通過無線發(fā)射C（帶煙傳感接收）發(fā)射各種信號，接收機能夠看到森林中各個監(jiān)控點的實時狀況。

前端指令機能接收到監(jiān)控點發(fā)出的指令，解碼器來執(zhí)行中心的指令，控制云平臺左右上下的轉(zhuǎn)動，以及對鏡頭進行長焦、短焦的改變等。

2.2 控制原理

2.2.1 無線圖像傳輸?shù)倪^程

無線圖像傳輸頻率復(fù)用采用分割方式，圖像通道采用微波點對點的方式。攝像機通過采集的視頻信號輸送給發(fā)射機，然后輸出給天線，以微波的無線形式傳送給監(jiān)控設(shè)備的天線，接收設(shè)備接收到信號了以后，再經(jīng)過解調(diào)還原視頻信號，這樣就可以有確盤錄像機中顯示圖像了。

在實際使用的微波通信線路中，總是使用方向性非常強的天線，并把收、發(fā)天線對準，以使接收端收到較強的直射波。但是，由于受天線的方向性所限，總會有一部分電磁波透射到地表面，經(jīng)地表面反射后到達收信端的天線，或散射進入太空；其次，由于大氣層中存在不均勻的氣體，也會造成電磁波的折射和吸收，損失掉一部分能量；另外，由于微波無法穿過傳輸線路上的固體物，所以，在傳輸路線上的固體物，特別是高大的建筑物，就會使微波造成繞射和電平損耗。因此，微波通信既有直線傳輸特性，又有多徑傳輸特性，在無遮擋的情況下，傳輸距離可達70公里。廣泛用于公安、武警、消防、交通、金融、油田、廠礦等領(lǐng)域的遠距離無線監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2.2 無線指令控制的過程

控制通道采用碼分多址、一對多點方式。指令信號通過主機輸入指令參數(shù)，再通過發(fā)射天線發(fā)射到森林中的各個監(jiān)控點中，監(jiān)控點接收到主機發(fā)射過來的信號，先通過校驗，再通過無線指令接收機解調(diào)出控制數(shù)據(jù)給解碼器，解碼器再根據(jù)地址碼來判斷是否解碼，同時具備雙向語音功能，可以適時對話。

3 結(jié)束語

實驗證明：通過采用硬盤錄像系統(tǒng)，進行實時錄象，上級領(lǐng)導(dǎo)可以通過聯(lián)網(wǎng)的計算機進行遠程監(jiān)控并查詢錄像資料，能真實記錄火災(zāi)發(fā)生及救火的過程，提供有效真實的資料，其性能可靠；高清晰、高畫質(zhì)，成為技術(shù)先驅(qū)。

參考文獻

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作者簡介

李慶華（1979-），男，湖南省郴州市人?，F(xiàn)為東莞市同門電子科技有限公司高級電工。研究方向為電路設(shè)計與開發(fā)。

第5篇：天線技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】單極天線 套筒天線 RFID

【中圖分類號】 TN82【文獻標識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0028-02

1 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)及RFID技術(shù)的發(fā)展與普及，越來越多的應(yīng)用需要具有UHF RFID讀寫功能的手持設(shè)備。UHF RFID天線的性能、體積和成本是業(yè)界關(guān)注的重點問題。本文設(shè)計的天線是一款成本低、加工方便，且?guī)挐M足UHF RFID（860MHz～960MHz）工作帶寬的天線。

傳統(tǒng)的單極天線是豎直的具有四分之一波長的天線[1]。該天線安裝在一個接地平面上，它可以是實際地面，也可以是人造接地面上。手機內(nèi)置天線中也常采用變形單極子天線。普通PCB單極天線地板對天線指標的影響非常大，有文獻專門對地板長度對天下的影響做過研究，結(jié)果如圖1所示[2]。

本文設(shè)計的天線克服了傳統(tǒng)PCB單極天線對地板長度的依賴，具有工作頻率穩(wěn)定、端口駐波特性好、可用同軸電纜饋電、結(jié)構(gòu)簡單、加工方便等優(yōu)點。

2 理論分析

本文設(shè)計的天線為了能達到阻抗和帶寬的要求，采用天線加頂?shù)姆椒ㄌ岣咻椛潆娮琛樵黾哟怪辈糠值挠行Ц叨?，可以在天線頂部加裝水平部分使天線類似倒L型。當水平部分和垂直部分之和接近時，有效高度最大，同時可以使天線的輸入電抗分量大大減小。設(shè)計中借鑒了套筒單極天線的工作原理，在單極天線的底部套上接地外壁，與普通單極子天線類似。套筒單極子天線的總長度通常取為工作頻段下限頻率的四分之一波長，即λ/4。在總長度確定的情況下，天線的電性能主要取決于上輻射體長度與套筒接地外壁的長度之比，有文獻認為2.25 是套筒單極子天線的最佳長度比[3]。

本文的天線設(shè)計仿真采用矩量法。矩量法是一種將連續(xù)方程離散化為代數(shù)方程組的方法，這種方法對于求解微分方程和積分方程均適用。在天線工程中，當天線的最大尺寸不大于兩個波長時，非常適合于用矩量法。

假設(shè)導(dǎo)線的線徑與波長相比非常細，導(dǎo)線上的電流只沿導(dǎo)線的軸線流動，則線上電流J產(chǎn)生的電場Es可以表示為：

頻段內(nèi)。然后再調(diào)整參數(shù)d改變套筒與輻射體的長度比，這樣也很容易地將天線的駐波特性調(diào)整好。

4 參數(shù)優(yōu)化

經(jīng)過優(yōu)化后的天線版圖如圖4所示，其中的參數(shù)具體值為：a=6mm、b=35.3mm、c=45.3mm、d=31.6mm、e=5.5mm、f=62.4mm、g=2mm。

經(jīng)過優(yōu)化后的天線S11參數(shù)如圖5所示，工作頻段860 MHz～960MHz內(nèi)天線的駐波都在1.5以下。

通過觀察天線的2D和3D輻射圖可以看到，天線在一個方向上有較大的輻射，增益達到了5dB。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合單極天線和套筒天線的優(yōu)點設(shè)計了一種PCB單極天線，并且給出了具體的PCB版圖。從仿真結(jié)果可以看出達到了預(yù)期的設(shè)計效果。

參考文獻

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[2] 朱文濤 L形地板結(jié)構(gòu)平面單極天線的研究 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009

第6篇：天線技術(shù)論文范文

論文關(guān)鍵詞：智能天線 碼分多址 自適應(yīng)陣列 移動通信 系統(tǒng)容量

論文摘要：近年發(fā)展起來的CDMA移動通信系統(tǒng)技術(shù)相對于FDMA、TDMA系統(tǒng)具有較大的容量，但由于多徑干擾、多址干擾的存在，其容量優(yōu)勢并沒有得到充分的發(fā)揮，如果在基站上采用智能天線可以降低這些干擾的影響，提高系統(tǒng)的性能。本文通過對智能天線的認識、優(yōu)勢的闡述，從而引發(fā)智能天線在現(xiàn)代移動通信中的重要性。

1引言

我們知道，天線有很多種，但大體上可分為三大類:“線天線”、“面天線”及“陣列天線”。陣列天線最初用于雷達、聲納以及軍事通信中，完成空間濾波和參數(shù)估計兩大任務(wù)。當陣列天線應(yīng)用到移動通信領(lǐng)域時，通信工程師喜歡用“智能天線”來稱謂之。智能天線根據(jù)方向圖形成(或稱為波束形成)的方式又可分為兩類:第一類，采用固定形狀方向圖的智能天線，且不需要參考信號;第二類，采用自適應(yīng)算法形成方向圖的智能天線，需要參考信號。

本文在以下提到的智能天線都是指第二類，即(自適應(yīng))智能天線，這也是目前智能天線研究的主流。

2智能天線的技術(shù)現(xiàn)狀

在分析研究智能天線技術(shù)理論的同時，國內(nèi)外一些大學(xué)、公司和研究所分別建立了試驗平臺，用實驗的方法來驗證理論研究的成果，得出相應(yīng)的結(jié)論。

(1)在美國

在智能天線技術(shù)方面，美國較其它國家要成熟的多，并已開始投入實用。美國ArrayComm公司將智能天線技術(shù)應(yīng)用于無線本地環(huán)路(WLL)系統(tǒng)。ArrayComm方案采用可變陣元配置，有12陣元、8陣元環(huán)形自適應(yīng)陣列可供不同環(huán)境選用，現(xiàn)場實驗表明在PHS基站采用該技術(shù)可以使系統(tǒng)容量提高4倍。

(2)在歐洲

歐洲通信委員會(CEC)在RACE(Research into AdvancedCommunication in Europe)計劃中實施了第一階段智能天線技術(shù)研究，稱為TSUNAMI(The Technology in SmartAntennas for Univer-sal Advanced Mobile Infrastructure)，由德國、英國、丹麥和西班牙合作完成。該項目是在DECT基站上構(gòu)造智能天線試驗?zāi)Ｐ?，?995年初開始現(xiàn)場試驗，天線陣列由8個陣元組成，射頻工作頻率為1.89 GHz，陣元間距可調(diào)，陣元分布有直線型、圓環(huán)型和平面型三種形式。試驗?zāi)Ｐ陀脭?shù)字波束成形的方法實現(xiàn)智能天線，采用ERA技術(shù)有限公司的專用ASIC芯片BDF1108完成波束形成，使用TMS320C40芯片作為中央控制。

(3)在日本

ATR光電通信研究所研制了基于波束空間處理方式的多波束智能天線。天線陣元布局為間距半波長的16陣元平面方陣，射頻工作頻率是1.545 GHz。陣元組件接收信號在模數(shù)變換后，進行快速付氏變換(FFT)處理，形成正交波束后，分別采用恒模(CMA)算法或最大比值合并分集算法，數(shù)字信號處理部分由10片F(xiàn)PGA完成，整塊電路板大小為23.3 cm×34.0 cm。ATR研究人員提出了智能天線的軟件天線的概念。

我國目前有部分單位也正進行相關(guān)的研究。信威公司將智能天線應(yīng)用于TDD(時分雙工)方式的WLL系統(tǒng)中，信威公司智能天線采用8陣元環(huán)形自適應(yīng)陣列，射頻工作于1785~1 805 MHz，采用TDD雙工方式，收發(fā)間隔10 ms，接收機靈敏度最大可提高9 dB。

3智能天線的優(yōu)勢

智能天線是第三代移動通信不可缺少的空域信號處理技術(shù)，歸納起來，智能天線具有以下幾個突出的優(yōu)點。

(1)具有測向和自適應(yīng)調(diào)零功能，能把主波束對準入射信號并適應(yīng)實時跟蹤信號，同時還能把零響點對準干擾信號。

(2)提高輸入信號的信干噪比。顯然，采用多天線陣列將截獲更多的空間信號，也即是獲得陣列增益。

(3)能識別不同入射方向的直射波和反射波，具有較強的抗多徑衰落和同信道干擾的能力。能減小普通均衡技術(shù)很難處理的快衰落對系統(tǒng)性能的影響。

(4)增強系統(tǒng)抗頻率選擇性衰落的能力，因為天線陣列本質(zhì)上具有空間分集的能力。

(5)可以利用智能天線，實時監(jiān)測電磁環(huán)境和用戶情況來提高網(wǎng)絡(luò)的管理能力。

(6)智能天線自適應(yīng)調(diào)節(jié)天線增益，從而較好地解決遠近效應(yīng)問題。為移動臺的進一步簡化提供了條件。越區(qū)切換是根據(jù)基站接收的移動臺功率的電平來判斷的。由于陰影效應(yīng)和多徑衰落的影響常常導(dǎo)致錯誤的越區(qū)轉(zhuǎn)接，從而增加了網(wǎng)絡(luò)管理的負荷和用戶的呼損率。在相鄰小區(qū)應(yīng)用的智能天線技術(shù)，可以實時地測量和記錄移動臺的位置和速度，為越區(qū)切換提供更可靠的依據(jù)。

4智能天線與若干空域處理技術(shù)的比較

為了進一步理解智能天線的概念，我們把智能天線和相關(guān)的傳統(tǒng)空域處理技術(shù)加以比較。

(1)智能天線與自適應(yīng)天線的比較

智能天線與自適應(yīng)天線并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，只是由于應(yīng)用場合不同而具有顯著的差異。自適應(yīng)天線主要應(yīng)用于雷達系統(tǒng)的干擾抵消，一般地，雷達接收到的干擾信號具有很強的功率電平，并且干擾源數(shù)目比天線陣列單元數(shù)少或相當。而在無線通信系統(tǒng)中，由于多徑傳播效應(yīng)到達天線陣列的干擾數(shù)目遠大于天線陣列單元數(shù)，入射角呈現(xiàn)隨機分布，功率電平也有很大的動態(tài)變化范圍，此時的天線叫智能天線。 轉(zhuǎn)貼于

對自適應(yīng)天線而言，只需對入射干擾信號進行抵消以獲得信干噪比(SINR， Signal to Interference plus Noise Ratio)的最大化。對智能天線而言，由于到達陣列的多徑信號的入射角和功率電平均數(shù)是隨機變化的，所以獲得的是統(tǒng)計意義上的信干噪比(SINR)的最大化。

(2)智能天線與空間分集技術(shù)的比較

空間分集是無線通信系統(tǒng)中常用的抗多徑衰落方案。M單元智能天線也可等效為由M個空間耦合器按優(yōu)化合并準則構(gòu)成的空間分集陣列。因此可以認為智能天線是傳統(tǒng)分集接收的進一步發(fā)展。

但是智能天線與空間分集技術(shù)卻是有顯著的差別的。首先空間分集利用了陣列天線中不同陣元耦合得到的空間信號的弱相關(guān)性，也即是不同路徑的多徑信號的弱相關(guān)性。而智能天線則是對所有陣元接收的信號進行加權(quán)合并來形成空間濾波。一個根本性的區(qū)別:智能天線陣列結(jié)構(gòu)的間距小于一個波長(一般取λ/2)，而空間分集陣列的間距可以為數(shù)個波長。

(3)智能天線與小區(qū)扇區(qū)化的比較

小區(qū)的扇區(qū)化可以認為是一種簡化的、固定的預(yù)分配智能天線系統(tǒng)。智能天線則是動態(tài)地、自適應(yīng)優(yōu)化的扇區(qū)化技術(shù)?，F(xiàn)在，我們來討論一個頗有爭議的問題。根據(jù)IS-95建議，當采用120°扇區(qū)時系統(tǒng)容量將增加3倍。由此是否可以得到結(jié)論，扇區(qū)化波束越窄系統(tǒng)容量提高越大?考慮到實際的電磁環(huán)境，我們認為對這一問題的回答是否定的。這是因為窄波束接收到的信號往往是由許多相關(guān)性較強的多徑信號構(gòu)成的。一般情況下，各徑信號的時延擴展小于一個chip周期。這時信號波形易于產(chǎn)生畸變從而降低信號的質(zhì)量達不到增加系統(tǒng)容量的目的。同時如果采用過窄的波束接收信號，一旦該徑信號受到嚴重的衰落，則將直接導(dǎo)致通信的中斷。另外，過窄的接收波束在工程上是難以實現(xiàn)的，并將成倍地增加設(shè)備的復(fù)雜度。

5智能天線的未來展望

(1)目前還沒有一個完整的通信理論能夠較全面地將智能天線的所有課題有機地聯(lián)系起來，故需要建立一套較完整的智能天線理論;另一方面，高效、快速的智能算法也將是智能天線走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵。

(2)采用高速DSP技術(shù)，將原先的射頻信號轉(zhuǎn)移到基帶進行處理?；鶐幚磉^程是數(shù)字算法的硬件實現(xiàn)過程。

(3)由于圓形布陣和二維任意布陣比等間隔線陣優(yōu)越，同時陣列天線的數(shù)字合成算法能夠用于任意形式陣列天線而形成任意圖案的方向圖，因而可考慮在CDMA基站中采用二維任意布陣的智能天線。

(4)在移動臺中(如手機)采用智能天線技術(shù)。

(5)采用智能天線技術(shù)來改善移動通信信道中上下鏈路不能使用同一套權(quán)值的問題，以改善上下鏈路的性能。

(6)目前，智能天線技術(shù)的研究已不是單一地研究智能天線本身，應(yīng)與CDMA的一些關(guān)鍵技術(shù)(如多用戶檢測技術(shù)、多用戶接收技術(shù)、功率控制等)結(jié)合在一起研究。

第7篇：天線技術(shù)論文范文

【關(guān)鍵詞】 智能天線 多陣列 雙極化 扇區(qū)

一、概述

隨著技術(shù)的發(fā)展，智能天線在TD-LTE系統(tǒng)中的應(yīng)用得到了越來越多的關(guān)注[1]。智能天線的性能和其他關(guān)鍵技術(shù)的結(jié)合、兼容性以及帶來的問題等都成為研究熱點。智能天線采用空分多址方式進行空間信號處理技術(shù)，利用在信號傳播方向上的差別，將同頻率、同時隙的用戶區(qū)分開來，它的基礎(chǔ)是用戶信號的空間特征。將其和其他多址技術(shù)結(jié)合，可以最大限度地利用有限的頻譜資源。另外在移動通信中，由于復(fù)雜的地形、建筑物結(jié)構(gòu)對電波傳播的影響，大量用戶間的相互影響，產(chǎn)生時延擴散、衰落、多徑、同信道干擾等，使通信質(zhì)量受到嚴重的影響。

天線波束下傾是解決上述問題的主要方式，通過改變天線垂直方向圖主瓣的指向，使其主瓣指向覆蓋小區(qū)，零點或者副瓣對準受其干擾的同頻小區(qū)，這樣既改善了小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的信號強度，又減小了對其他同頻小區(qū)的干擾，提高了系統(tǒng)的頻率復(fù)用能力，增加了系統(tǒng)的容量[2]。智能天線的電調(diào)化使得無需機械調(diào)節(jié)即能達到直接波束下傾的效果，并使天線下傾角調(diào)節(jié)不僅可以在通信塔現(xiàn)場進行，也可以選擇在機房中通過網(wǎng)絡(luò)遠程完成[3]。因此，電調(diào)智能天線使TDLTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作更加快捷和便利。

二、相控陣天線理論

2.1 天線概論

天線的作用是將饋線（電纜、波導(dǎo)等）中的導(dǎo)波場轉(zhuǎn)換成空間輻射場，并接收目標反射的空間回波，將回波能量轉(zhuǎn)換成導(dǎo)波場，由饋線送入接收系統(tǒng)[4]。評估天線性能的主要參數(shù)包括天線輻射方向圖、增益、極化、帶寬、掃描等。

天線方向圖F（e，40）給出了天線遠場功率密度隨角度的變化。天線方向圖根據(jù)主瓣形狀分為全向波束、筆形波束、扇形波束和賦形波束四大類。通信天線中圓陣天線所形成的即為全向波束，面陣天線業(yè)務(wù)波束為筆形波束，廣播波束為扇形波束，俯仰面為上零點填充下副瓣抑制為賦形波束。從天線輻射方向圖我們可以得到天線主瓣半功率波束寬度HPBW、副瓣SLL、波束指向等體現(xiàn)天線性能的幾項主要參數(shù)[5]。

天線增益G是天線最重要的參數(shù)，體現(xiàn)了天線將輻射能量集中照射在某個方向的能力。增益與天線的口徑面積成正比，與工作波長的平方成反比。在工作頻率一定的情況下，天線的口徑尺寸越大，天線的增益越高；同樣，在口徑尺寸一定時，工作頻率越高，天線增益越高。

天線的極化方向定義為電場矢量的方向。如果電場矢量沿直線往返運動，就是線極化，線極化又分為水平線極化和垂直線極化。如果電場矢量的長度恒定而繞圓圈旋轉(zhuǎn)，就是圓極化。如果波朝觀察者方向行進且順時針旋轉(zhuǎn)，則為左旋圓極化；如果是逆時針旋轉(zhuǎn)，則為右旋圓極化。橢圓極化可以看成不完全的圓極化，其電場矢量的運行軌跡是橢圓。根據(jù)互易定理，天線的發(fā)射和接收必須極化匹配。極化的純度也是天線設(shè)計過程中必須考慮的，例如水平極化天線也會在某些方向產(chǎn)生少量與之正交的垂直極化，在此我們將所需要的水平極化稱之為主極化，不希望的垂直極化稱之為交叉極化。交叉極化會引起雜波、干擾等問題，需要在設(shè)計過程中進行控制。

2.2 陣列天線

陣列天線是一類由不少于兩個天線單元規(guī)則或隨機排列并通過適當激勵獲得預(yù)定輻射特性的特殊天線。組成陣列的可以是線元、口徑面元、微帶貼片等各種形式的輻射單元。陣列規(guī)?？梢允菐讉€甚至幾十萬個輻射單元。人們可以通過選擇和優(yōu)化輻射單元的結(jié)構(gòu)形狀、排列方式和饋電幅相得到單個天線難以提供的優(yōu)異轄射特性。陣列天線是相控陣天線的基礎(chǔ)[6]。

圖2.1給出兩個間距為s，等幅同相激勵的各向同性單元。輸入單位功率時，它們的電場矢量作為e的函數(shù)在遠區(qū)相加。其矢量和即是輻射方向圖。

2.3 相控陣天線

相控陣天線是由許多輻射單元排列成陣所構(gòu)成的陣列天線，各單元的幅度激勵和相位關(guān)系可控。在一維直線上排列若干輻射單元形成的陣列即為線陣；在二位平面上排列若干輻射單元稱為平面陣；輻射單元排列在曲線或者曲面上，則構(gòu)成共形陣。共形陣則可以突破一般線陣和平面陣掃描范圍的限制，實現(xiàn)更大空域電掃。典型的相控陣天線利用數(shù)字控制移相器改變天線陣元相位分布來實現(xiàn)波束的快速掃描[7]。

相控陣天線的主要技術(shù)特點和優(yōu)勢在于：

（1）天線波束的快速掃描能力

相控陣天線的快速掃描能力是促使相控陣雷達推廣應(yīng)用和高速發(fā)展的基本原因。這一能力基于陣列天線及陣列中各天線單元通道之間的信號傳輸相位快速變化能力，對于采用數(shù)字移相器的相控陣天線，一般可以在幾個微秒內(nèi)實現(xiàn)雷達波束形成和波束位置轉(zhuǎn)換。

（2）天線波束形狀的捷變能力

天線方向圖函數(shù)是口徑照射函數(shù)的傅立葉變換，通過改變陣列各單元通道內(nèi)的信號幅度和相位，即可改變天線波束形狀。天線波束形狀的捷變能力使得相控陣天線快速實現(xiàn)波束賦形，從而具有快速自適應(yīng)空間濾波的功能。

（3）空間功率合成能力

用相控陣天線，可在每一單元通道或每個天線子陣上設(shè)置一個發(fā)射功率放大器，依靠移相器的相位變化，使發(fā)射天線波束定向照射，即發(fā)射信號聚焦于空間某一方向。這一特點為雷達系統(tǒng)的設(shè)計帶來了極大的方便和靈活性，解決了超遠程微波及毫米波雷達所需超高功率的實現(xiàn)問題。

（4）天線與雷達平臺共形能力

陣列天線將整個天線分為許多各天線單元，如果將其與雷達平臺表明共形，可以減少或消除天線對雷達平臺空氣動力學(xué)性能的影響。相控陣天線為共形陣各項功能的實現(xiàn)提供了技術(shù)保證。采用先進信號處理的有源共形相控陣天線在雷達和通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[8]。

（5）多波束形成能力

相控陣天線通過轉(zhuǎn)換波控信號，可以很方便的在一個重復(fù)周期內(nèi)形成指向不同的多個發(fā)射波束。形成多個接收波束則可以通過將通道內(nèi)信號經(jīng)低噪放放大后分別送入多個波束形成網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。多波束以及波束形狀捷變，為相控陣雷達系統(tǒng)性能提升增加了新的潛力。

（6）相控陣雷達的分散布置能力

將相控陣天線的概念加以引申，一步相控陣雷達有多部分散布置的子雷達構(gòu)成，在各子雷達天線之間采用相應(yīng)的時間、相位和幅度補償，依靠先進的信號處理辦法，獲得更有的抗干擾能力、角度分辨力等，是今后相控陣雷達發(fā)展的一個重要方向[9]。

三、誤差分析

當相位或幅度存在誤差時，會對天線的副瓣電平、波束指向、增益等產(chǎn)生影響。誤差通常有兩類：隨機誤差和相關(guān)誤差。隨機誤差通常是受元器件極限精度限制而產(chǎn)生的非相關(guān)的幅相誤差，如因移相器、饋電網(wǎng)絡(luò)、輻射單元和機械結(jié)構(gòu)而引起誤差。建造低副瓣天線的任務(wù)要求把每一種幅度誤差和相位誤差盡量減小。天線陣列的單元數(shù)目越少，誤差對天線性能的影響就越大，因此誤差容限就越嚴格。相關(guān)誤差會造成高電平的峰值副瓣，對天線性能的影響程度更大。有移相器引起的周期性相位誤差就是典型的相關(guān)誤差。相控陣天線因為陣列規(guī)模大，成本高，常采用子陣形式，子陣結(jié)構(gòu)的周期性會導(dǎo)致較高電平的周期性柵瓣，是我們在設(shè)計過程中必須盡量避免的。

四、總結(jié)

從繼承和發(fā)展體現(xiàn)TDD技術(shù)優(yōu)勢的多天線波束賦形技術(shù)、充分優(yōu)化LTE性能并有效控制干擾以及工程建設(shè)需求的三重驅(qū)動下，在TD-LTE中如何發(fā)展和用好智能天線技術(shù)將成為未來技術(shù)發(fā)展的熱點。目前，對于智能多天線技術(shù)在LTE中應(yīng)用的研究仍處于初期，后繼在推廣及應(yīng)用過程中還有很多具體問題需要克服和解決，包括標準化的完善、關(guān)鍵性能測試及驗證等?？偟膩砜矗悄芴炀€技術(shù)在TD-LTE中的研究和應(yīng)用必將為未來TDD技術(shù)在LTE制式的競爭和發(fā)展中發(fā)揮重要而獨特的作用。

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第8篇：天線技術(shù)論文范文

[論文摘要]第四代移動通信技術(shù)（4G）與前三代移動通信技術(shù)相比具有五大技術(shù)要求，解決了四大關(guān)鍵技術(shù)后4G將一統(tǒng)移動通信的天下。

引言

移動通信技術(shù)飛速發(fā)展，已經(jīng)歷了3個主要發(fā)展階段。每一代的發(fā)展都是技術(shù)的突破和觀念的創(chuàng)新。第一代起源于20世紀80年代，主要采用模擬和頻分多址(FDMA)技術(shù)。第二代(2G)起源于90年代初期，主要采用時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)技術(shù)。第三代移動通信系統(tǒng)(3G)可以提供更寬的頻帶，不僅傳輸話音，還能傳輸高速數(shù)據(jù)，從而提供快捷方便的無線應(yīng)用。但是第三代移動通信系統(tǒng)仍是基于地面標準不一的區(qū)域性通信系統(tǒng),盡管其傳輸速率可高達2Mb/s，仍無法滿足多媒體通信的要求,因此第四代移動通信系統(tǒng)(4G)的研究勢在必行。

一、4G的定義及其技術(shù)要求

第四代移動通信技術(shù)可稱為廣帶(Broadband)接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱超過2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，對全速移動用戶能提供150Mb/s的高質(zhì)量影像服務(wù)，將首次實現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)(基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng))，集成不同模式的無線通信，移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。其廣帶無線局域網(wǎng)(WLAN)能與B-ISDN和ATM兼容，實現(xiàn)廣帶多媒體通信，形成綜合廣帶通信網(wǎng)(IBCN)，他還能提供信息之外的定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠程控制等綜合功能。其主要技術(shù)要求是：

(1)通信速度提高，數(shù)據(jù)率超過UMTS，上網(wǎng)速率從2Mb/s提高到100Mb/s。

(2)以移動數(shù)據(jù)為主面向Internet大范圍覆蓋高速移動通信網(wǎng)絡(luò)，改變了以傳統(tǒng)移動電話業(yè)務(wù)為主設(shè)計移動通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計觀念。

(3)采用多天線或分布天線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及終端形式，支持手機互助功能，采用可穿戴無線電，可下載無線電等新技術(shù)。

(4)發(fā)射功率比現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)降低10～100倍，能夠較好地解決電磁干擾問題。

(5)支持更為豐富的移動通信業(yè)務(wù)，包括高分辨率實時圖像業(yè)務(wù)、會議電視虛擬現(xiàn)實業(yè)務(wù)。

二、4G的關(guān)鍵技術(shù)

1.OFDM(正交頻分復(fù)用)

OFDM技術(shù)實際上是MCM(Multi-CarrierModulation，多載波調(diào)制)的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ICI)。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。由于OFDM技術(shù)由于具備上述特點，是對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N潛在的解決方案，因此被公認為4G的核心技術(shù)之一。

2.軟件無線電

軟件無線電（SoftwareDefinedRadio,簡稱SDR）,就是采用數(shù)字信號處理技術(shù),在可編程控制的通用硬件平臺上,利用軟件來定義實現(xiàn)無線電臺的各部分功能:包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等。即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來完成。其核心是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的“數(shù)字/模擬”轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號的數(shù)字化,從而使得無線電臺的功能盡可能地用軟件來定義和實現(xiàn)。軟件無線電是一種基于數(shù)字信號處理(DSP)芯片以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結(jié)構(gòu)。

3.智能天線

智能天線是波束間沒有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線。多波束天線在一個扇區(qū)中使用多個固定波束，而在自適應(yīng)陣列中，多個天線的接收信號被加權(quán)并且合成在一起使信噪比達到最大。與固定波束天線相比，天線陣列的優(yōu)點是除了提供高的天線增益外,還能提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益。智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能,其基本工作原理是根據(jù)信號來波的方向自適應(yīng)地調(diào)整方向圖,跟蹤強信號,減少或抵消干擾信號。智能天線的核心是智能算法,而算法決定電路實現(xiàn)的復(fù)雜程度和瞬時響應(yīng)速率,因此需要選擇較好算法實現(xiàn)波束的智能控制。

4.IPv6協(xié)議

4G通信系統(tǒng)選擇了采用基于IP的全分組的方式傳送數(shù)據(jù)流，因此IPv6技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。

（1）巨大的地址空間。在一段可預(yù)見的時期內(nèi)，它能夠為所有可以想像出的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個全球惟一的地址。

（2）自動控制。IPv6還有另一個基本特性就是它支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動配置的方式。無狀態(tài)地址自動配置方式是獲得地址的關(guān)鍵。在這種方式下，需要配置地址的節(jié)點使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機制獲得一個局部連接地址。一旦得到這個地址之后，它使用另一種即插即用的機制，在沒有任何人工干預(yù)的情況下，獲得一個全球惟一的路由地址。

（3）服務(wù)質(zhì)量。服務(wù)質(zhì)量（QoS）包含幾個方面的內(nèi)容。從協(xié)議的角度看，IPv6與目前的IPv4提供相同的QoS，但是IPv6的優(yōu)點體現(xiàn)在能提供不同的服務(wù)。IPv6報頭中新增加的字段“流標志”，有了這個20位長的字段，在傳輸過程中，中國的各節(jié)點就可以識別和分開處理任何IP地址流。

（4)移動性。移動IPv6（MIPv6）在新功能和新服務(wù)方面可提供更大的靈活性。每個移動設(shè)備設(shè)有一個固定的家鄉(xiāng)地址（homeaddress），這個地址與設(shè)備當前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無關(guān)。當設(shè)備在家鄉(xiāng)以外的地方使用時,通過一個轉(zhuǎn)交地址(care-ofaddress）來提供移動節(jié)點當前的位置信息。移動設(shè)備每次改變位置,都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對應(yīng)的通信節(jié)點。

三、結(jié)束語

由于4G與1～3G相比具有通信速度更快，網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬，通信更加靈活，智能性能更高，兼容性能更平滑等優(yōu)點，4G將成為行業(yè)關(guān)注的焦點。相信不久的將來4G將一統(tǒng)移動通信的天下，產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻:

第9篇：天線技術(shù)論文范文

[論文摘要]介紹無線列調(diào)電話在無漏纜區(qū)段明區(qū)間和隧道內(nèi)弱盲區(qū)通信系統(tǒng)的組成，并結(jié)合工程實例介紹設(shè)計及安裝的相關(guān)問題。

一、引言

在大鄭線新立屯至通遼西區(qū)間增建第二線工程中，有相鄰的甲、乙、丙三個站，由于增建二線，乙站拆除，甲乙兩站相距12.2km，乙丙兩站相距13.4km，甲站出站1km處上下行線各有一座長約500m的隧道，此1km內(nèi)有較大曲線和路塹。因乙站車站臺拆除，致使甲、丙兩站間的無線列調(diào)電話通信出現(xiàn)弱、盲區(qū)，目前解決明區(qū)間弱場的方式主要有布放中繼臺及布放光纖直放站兩種，前者造價較低，但由于空間波不易控制，后者需要鋪設(shè)光纖，適合站間距離長，同時造價相對較大，為解決弱、盲區(qū)通信問題，針對本工程實際情況，設(shè)計中明區(qū)間采用異頻中繼，隧道內(nèi)采用無漏纜隧道中繼器及特制平板天線的方案，設(shè)備選用華通時空通信技術(shù)有限公司的產(chǎn)品?，F(xiàn)將工程有關(guān)情況簡介如下。

二、系統(tǒng)組成

本無線列調(diào)系統(tǒng)為450MHZ-C制式，弱場異頻中繼頻率為150MHZ。

(一)明區(qū)間弱場中繼設(shè)備

明區(qū)間弱場中繼設(shè)備由WJJ-11型首臺中繼器和WJJ-12型尾臺中繼器組成，首臺設(shè)在丙車站，尾臺設(shè)在弱場區(qū)邊緣的原乙站，通過首尾中繼器的中繼及無線轉(zhuǎn)發(fā)功能，實現(xiàn)車站臺與弱場區(qū)機車臺的通信。車站呼叫機車:站臺將呼叫機車的114.8HZ信令調(diào)制到F1發(fā)射(F1為457.7MHZ)，首臺收F1解調(diào)出114.8HZ再調(diào)制到F2發(fā)射(F2為151.7MHZ。)，尾臺收F2解調(diào)出114.8HZ再調(diào)制到F1發(fā)射，車臺收F1解調(diào)出114.8HZ后顯示被呼叫并發(fā)415HZ回鈴信號，經(jīng)相應(yīng)操作，雙方通話。機車呼叫車站:為上述反向流程，呼叫車站信令為123HZ。

(二)隧道內(nèi)盲區(qū)中繼設(shè)備

WJS系列中繼器是解決無漏纜隧道內(nèi)通信的專用設(shè)備，它由WJS-1型洞口中繼器、WJS-2型洞內(nèi)中繼器、平板天線、連接洞內(nèi)中繼器和平板天線的功分器、SYV-50-9射頻電纜和連接兩中繼器的中頻隔離器、YZW2X4.0控制電纜組成。其中控制電纜內(nèi)既傳輸中繼器所需的220V交流電源又傳輸含有呼控信令的中頻455KHZ，兩者通過中頻隔離器分開。隧道較短時洞內(nèi)可不設(shè)中繼器，較長時可設(shè)2臺以上中繼器，1臺中繼器可帶多達5個平板天線。洞口中繼器設(shè)在洞口中繼房內(nèi)，洞內(nèi)中繼器設(shè)在隧道內(nèi)適當?shù)攸c的避車洞內(nèi)，平板天線貼裝在洞壁上部，控制電纜、射頻電纜及功分器等設(shè)在洞壁上。其通信過程如下，車站呼叫機車:站臺將呼叫機車的114.8HZ信令調(diào)制到F1發(fā)射，洞口中繼器收F1后解調(diào)出含有114.8HZ信令的中頻455KHZ，中頻經(jīng)控制電纜傳至洞內(nèi)各中繼器再調(diào)制到F1經(jīng)射頻電纜及功分器傳至平板天線發(fā)射，機車收F1解調(diào)出114.8HZ后顯示被呼叫并發(fā)415HZ回鈴信號，經(jīng)相應(yīng)操作，雙方通話。機車呼叫車站:為上述反向流程，呼叫車站信令為123HZ。車站經(jīng)首尾中繼器與隧道內(nèi)機車的通信與上述類似。

三、設(shè)備配置

由于乙站拆除，在乙站新設(shè)WJJ-12型尾臺中繼器一套，丙站除原車站臺外另設(shè)WJJ-11型首臺中繼器，甲站原車站臺不變;上行線隧道的甲站側(cè)洞口設(shè)WJS-1型中繼器一套，負責(zé)甲站車站臺與上行線隧道內(nèi)機車臺的通信中繼。因隧道較短，隧道內(nèi)未設(shè)洞內(nèi)中繼器，僅設(shè)平板天線3個、功分器2個，同時設(shè)相應(yīng)的射頻電纜及中繼電纜;下行線隧道洞內(nèi)設(shè)備與下行線隧道類似，下行側(cè)洞口設(shè)WJS-1型中繼器一套，乙站設(shè)尾臺中繼器一套，丙站設(shè)首臺中繼器一套，下行線隧道內(nèi)機車臺經(jīng)洞口中繼器、拆除乙站新設(shè)的尾臺中繼器、丙站首臺中繼器與丙站車站臺間的通信。

四、頻率選定和場強計算

根據(jù)TB/T3052-2002規(guī)定，450MHZ頻段C制式頻率選457.700MHZ，異頻中繼頻率選151.700MHZ。450MHZ頻段機車臺接收機輸入電平中值設(shè)計值取28dBμV(其中，電臺最小可用電平10dBμV，起伏量11.5dBμV，儲備量6.5dBμV)。因無線列調(diào)的場強計算范圍內(nèi)地球曲率的影響并不顯著，故用平面大地公式近似計算。

1.450MHZ:接收點入口電平:V入=P1-L1+G1-L0-F+G2-L2。式中:P1為發(fā)射功率5W(144dBμV);L1為發(fā)射饋線損耗6dBμV;G1為發(fā)射天線增益13dBμV;L0為自由空間傳輸衰減;F為衰減修正因子;G2為接收天線增益0dBμV;L2為接收饋線損耗3dBμV。

自由空間傳輸衰減:L0=22+20lgd+20lgf。式中:d為收、發(fā)天線間距離(km);f為載頻頻率(MHZ);L0=22+20lg13.4+20lg450=97.6dBμV。

平面大地傳播時衰減修正因子:F=22+20lgh1.h2.f/d=22+20lg25X4.8X

450/13400=34.1dBμV。

機車距車站13.4km時:V入=144-6+13-97.6-34.1+0-3=16.3dBμ。V不滿足28dBμV的要求，但可以達到中繼器的工作開門電平。

2.隧道內(nèi)平板天線發(fā)射電平:(洞內(nèi)中繼器輸出電平144dBμV[5W]，射頻電纜衰耗0.05dB/m，平板天線間距160m，增益1dBμV，功分器主路衰耗3dB，支路衰耗3-25dB可調(diào)。)最遠處天線發(fā)射電平:P=144-0.05×540-3×2+1=112dBμV，由遠至近調(diào)整功分器支路衰耗為12dB、24dB，則天線發(fā)射電平為112dBμV。因隧道內(nèi)電波傳播受列車、洞壁構(gòu)造、隧道截面及曲線等因素影響很大，工程中應(yīng)據(jù)實測場強調(diào)整天線間距、功分器支路衰耗及中繼器輸出電平，使場強滿足要求。

五、設(shè)備安裝

丙站新建運轉(zhuǎn)室，車站臺及首臺中繼器設(shè)在的25米鐵塔上，天線塔設(shè)10Ω防雷地線，電臺所需交流電源由通信機械室接引;拆除乙站利用原20米鐵塔，尾臺中繼器設(shè)在無人值守的中繼房內(nèi)，電源采用太陽能供電。隧道口的洞口中繼器設(shè)在無人值守的區(qū)間中繼房內(nèi)，電源采用太陽能供電。區(qū)間中繼房應(yīng)特別注意高頻避雷器、系統(tǒng)工作地線及天線塔防雷地線的良好設(shè)置，以確保設(shè)備安全運行。隧道頻電纜掛設(shè)在洞壁上部的掛鉤上，平板天線及功分器設(shè)在洞壁頂部。平板天線間的距離160m左右，施工時根據(jù)隧道內(nèi)場強實測情況進行調(diào)整。功分器主路衰耗3dB，支路衰耗3-25dB可調(diào)，愈靠近中繼器的支路衰耗愈大，使各天線的輸出電平基本一致。

六、小結(jié)

解決山區(qū)隧道等無線弱場是綜合性的工程，需要鐵路相關(guān)部門和生產(chǎn)廠家的共同努力。采用新技術(shù)的新型弱場覆蓋設(shè)備降低了投資，提高山區(qū)隧道等弱場區(qū)的通信質(zhì)量。對于已經(jīng)投入使用的設(shè)備應(yīng)有改善措施解決存在的問題，挖掘系統(tǒng)潛力，滿足鐵路快速發(fā)展的需要。