【正文】 ......................................................... 6 天線的噪聲溫度 ............................................................................................................... 7 4 智能天線 ........................................................................................................... 7 智能天線原理 ................................................................................................................... 7 智能天線系統(tǒng) ................................................................................................................... 8 智能天線在實(shí)際中的應(yīng)用及不足 ................................................................................. 12 總結(jié) ..................................................................................................................... 13 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 14 致 謝 ........................................................................................................................................... 15 1 智能天線 在移動(dòng)通信中的應(yīng)用 1 緒論 現(xiàn)代信息技術(shù)的諸多領(lǐng)域幾乎全部涉及到電磁場(chǎng)和電磁波理論。天線就是一種能按規(guī)定方向有效地輻射電磁波的裝置。移動(dòng)通信無疑是與人們的生活關(guān)系最密切的領(lǐng)域之一，而天線是移動(dòng)通信中最關(guān)鍵的部分。隨著移動(dòng)用戶和移動(dòng)業(yè)務(wù)需求量的增加，如用戶需求從簡(jiǎn)單的語言通信發(fā)展到短信息、網(wǎng)頁瀏覽甚至視屏和在線游戲等，這些業(yè)務(wù)對(duì)傳輸量要求越來越高，通信信道的不足和干擾問題則是移動(dòng)通信所面臨的嚴(yán)重問題。智能天線技術(shù)給移動(dòng)通信帶來了福音，它最初應(yīng)用于軍事、雷達(dá)等方面，它是一種具有波束形成能力的天線陣列，能夠產(chǎn) 生空間的定向波束，這樣可以使天線的主波束即主瓣對(duì)準(zhǔn)期望用戶信號(hào)到達(dá)方向，同時(shí)也能使旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)的方向，以此使智能天線具有充分利用移動(dòng)用戶信號(hào)，而且能夠有效的抑制或刪除干擾信號(hào)的性能。 國(guó)內(nèi)外對(duì)智能天線的研究 20世紀(jì) 90 年代由于 CDMA 成為第三代移動(dòng)通信的主流技術(shù)，在移動(dòng)通信中引入了“智能天線”技術(shù)，學(xué)術(shù)上稱為波束賦形技術(shù)。由于多波束天線技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，目前智能天線已經(jīng)成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都開展智能天線方面的研究開發(fā)，如美國(guó)斯坦福大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院以及 索愛、諾基亞公司等。 因?yàn)橹悄芴炀€中的自適應(yīng)數(shù)字多波束形成技術(shù)能夠適用于移動(dòng)通信 CDMA 系統(tǒng)，所以歐州委員的信息社會(huì)技術(shù)計(jì)劃和 ACTC 計(jì)劃對(duì)智能天線技術(shù)都有支持。隨著無線電技術(shù)的迅速發(fā)展和提高以及信息處理技術(shù)的互相聯(lián)合，使得多波束自適應(yīng)算法的改進(jìn)將是今后的研究課題，也是其核心技術(shù)。 國(guó)內(nèi)有關(guān)研究所也積極從事這方面的研究。大唐電信信威公司研究開發(fā)的 TDSCDMA系統(tǒng)將智能天線應(yīng)用于時(shí)分雙工 (TDD)方式的 WLL 系統(tǒng)中，是國(guó)際上第一個(gè)使用智能天線系統(tǒng)的 公司 。 [1] 移動(dòng)通信及其面臨的問題 移動(dòng)通信是指 通信雙方至少有一方在移動(dòng)中或是臨時(shí)停在某一個(gè)非預(yù)定的位置上進(jìn)行信息的傳輸和交換，包括移動(dòng)體和移動(dòng)體之間、移動(dòng)體和非移動(dòng)體之間的通信。按照移動(dòng)通信的設(shè)備分類，包括蜂窩狀移動(dòng)電話、公用無繩電話、移動(dòng)通信衛(wèi)星、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信、 2 無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙傳遞信息等。 通信技術(shù)的發(fā)展極大地影響著人類社會(huì)的進(jìn)步，高效、便捷、精準(zhǔn)的通信技術(shù)對(duì)于加快運(yùn)行的效率以及方便人們的生活意義重大，移動(dòng)通信市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)有力地推動(dòng)了移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也對(duì)通信技術(shù)提出了更高的要求。一方面要通信盲區(qū)不斷的縮減 ，電磁波的傳播過程中由于多方面的原 因如地形復(fù)雜造成了通信中信道的衰落，如路徑損耗、陰影衰落等是通信質(zhì)量受到嚴(yán)重的影響。 另一方面也 要求通信質(zhì)量以及通信涵蓋范圍有大幅上升 ， 移動(dòng)通信可以利用的頻譜資源非常有限，但是移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量的需求卻與日俱增 ,越來越多的新型通信技術(shù)開始規(guī)模化地應(yīng)用到移動(dòng)通信之中。 傳統(tǒng)的天線 蜂窩系統(tǒng)的性能和容量已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代通信的需求，其主要原因是由于信號(hào)的干擾所造成的，而最通常的干擾有同信道干擾和相鄰信道干擾，如在同一小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)的中增加意味著每一個(gè)移動(dòng)用戶的同信道干擾的增加和 信干比的下降。 在這方面智能天線能夠有效的解 決這一問題，研究智能天線的性能和智能天線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為我們的當(dāng)務(wù)之急，同時(shí)智能天線 也 是一種隨著時(shí)間發(fā)展不斷加入新技術(shù)的不斷跟新的技術(shù)。 2 天線的電磁波理論 電磁波輻射 電磁波輻射是一種攜帶能量的電磁波向遠(yuǎn)處傳播出去而不再返回波源的現(xiàn)象。當(dāng)振蕩源的頻 率提高到時(shí) 變 電磁場(chǎng)的波長(zhǎng)和天線的尺寸可以比擬的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生顯著地輻射。電磁波輻射系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的形式電偶極子和磁偶極子。電偶極子是長(zhǎng)度非常短的直流電流元，它遠(yuǎn)小于波長(zhǎng) ，以至于可以認(rèn)為其上各點(diǎn)的電流是等幅等相的。由于電偶極子是一端孤立的電流元，隨著電流的流動(dòng)性在其兩端必然出現(xiàn)等值異性的電荷，一端為 +q，另一端則為 q，其電荷量的大小及正負(fù)都隨時(shí)間變化，而實(shí)際的天線看作是無數(shù)的這種電偶極子的連接。 如果求出了電偶極子所產(chǎn)生的電場(chǎng)、磁場(chǎng)，同時(shí)又知道了某天線上的電流分布規(guī)律，就可以根據(jù)場(chǎng)的疊加原理，利用積分的方法，求 出天線所產(chǎn)生的場(chǎng)。 時(shí)變場(chǎng)的滯后位 動(dòng)態(tài)場(chǎng)中引入的標(biāo)量位和矢量位是滯后位，即它們的值是由此時(shí)刻以前的源決定的，滯后的時(shí)間是電磁波傳播從源點(diǎn)到場(chǎng)點(diǎn)所需的時(shí)間。利用滯后位可計(jì)算電流元的輻射場(chǎng)，由此可作出它的方向圖并計(jì)算其輻射功率，輻射電阻，方向向系數(shù)及增益等參量。下面給 3 出滯后位給出簡(jiǎn)單的推導(dǎo)。 點(diǎn)電荷在周圍產(chǎn)生的場(chǎng)就有球?qū)ΨQ性，標(biāo)量電位 ? 只與徑向 r 有關(guān)， ? 滿足的方程為 2221 0ddrkr dr dr? ????????? （ 21） 設(shè) 1( ) ( )r U rr? ?,則上式變?yōu)? 2 22 0dU kUdr ?? （ 22） 則此式為一維波動(dòng)方程，其通解為 12() jkr jkrU r c e c e??? （ 23） 于是 ()Ur是瞬時(shí)值表 達(dá)式為 ( ) ( )12( , ) R e j t