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    99qk彩.com 阵列天线新趋势和仿真案例分析

    2020-01-11 16:38:43   
    摘要 :无论是基站还是移动终端,天线都充当发射信号和接收信号的中间件角色。微基站,即帮助发送毫米波的一系列微型信号塔,以便躲避正常情况下会阻挡毫米波的物体,时刻保持网络的正常连接。5g时代,天线将不是按根来计算,而是按“阵”——阵列天线。在基站上布设阵列天线,通过对射频信号相位的控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄,并指向它所提供服务的手机,而且能跟据手机的移动而转变方向。

    99qk彩.com 阵列天线新趋势和仿真案例分析

    99qk彩.com,“在家不能没网络,出门必须带手机”,已经成为现代人生活的共识。人们在享受通信技术带来的极大便利的同时,也对移动互联网提出了更高的要求,希望其更高速、更强大、更便捷。于是在过去的二十年里,从只能使用2g网络与朋友qq聊天到4g直播,我们见证了移动通信从1g到4g lte的发展。这个过程中,通信的关键技术在持续改变,处理的信息量也成倍增长。而天线,是实现这一跨越式提升不可或缺的组件。

    一、5g时代需要阵列天线

    通俗地说,天线就是一个“转换器”,把传输线上传播的导行波,变换成在自由空间中传播的电磁波,或者进行相反的变换。无论是基站还是移动终端,天线都充当发射信号和接收信号的中间件角色。

    随着5g时代的来临,各大运营商也正在积极地部署5g设备。5g能够提供比4g快10倍的传输速度,而实现高速率的关键是毫米波以及波束成形技术,这对天线系统也提出了新的要求。

    图1 天线的作用

    我们知道,在移动通信中,更高的频率→更大的带宽→更快的速度,目前主流的4g lte,属于超高频和特高频,对应波段为分米波和厘米波,毫米波波长则更短。而电磁波波长越短,绕射能力就越差,且传播过程中的衰减也越大。为解决这个问题,覆盖同一区域,5g需要的基站数量将大大超过4g。

    图2 4g、5g需要的基站数量对比图

    在高频率的前提下,为减轻覆盖方面的成本压力,5g需要使用微基站。微基站,即帮助发送毫米波的一系列微型信号塔,以便躲避正常情况下会阻挡毫米波的物体,时刻保持网络的正常连接。

    根据天线特性,天线长度应与波长成正比。频率越高,波长越短,天线也就跟着变短。毫米波,天线也变成毫米级。这就意味着,天线完全可以塞进手机里面,甚至可以塞很多根,基站则更多。5g时代,天线将不是按根来计算,而是按“阵”——阵列天线。

    由于微基站要求配备比现有数量多10倍的天线,为限制干扰,就需要用到波束成形技术。在基站上布设阵列天线,通过对射频信号相位的控制,使得相互作用后的电磁波的波瓣变得非常狭窄,并指向它所提供服务的手机,而且能跟据手机的移动而转变方向。这种空间复用技术,由全向的信号覆盖变为了精准指向性服务,波束之间不会干扰,在相同的空间中提供更多的通信链路,极大地提高基站的服务容量。

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