本科生畢業(yè)論文智能天線在移動(dòng)通信中的應(yīng)用-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 要考慮天線的問(wèn)題。在編寫(xiě)論文的過(guò)程中我遇到了許多的困難，老師和同學(xué)們一如既往的幫助和支持讓我受益匪淺。 再次對(duì)以上老師、親人、朋友致以最誠(chéng)摯的謝 意，謝謝你們！祝你們身體健康、工作順利！ 。 同時(shí)智能天線的引入，為無(wú)線定位提供了新的解決途徑，也可以用于求助電話服務(wù)，被盜車(chē)的跟蹤系統(tǒng)、移動(dòng)電子商務(wù)等多方面，應(yīng)用前景廣泛。如：智能天 線的校準(zhǔn)，波束賦形的速度問(wèn)題，設(shè)備的復(fù)雜性的考慮等。 目前世界各國(guó)對(duì)此高度重視，并投入大量的人力物力進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)工作，且已經(jīng)有各類(lèi)產(chǎn)品研發(fā)成功并投入使用， 如 Array Comm 公司把智能天線技術(shù)應(yīng)用于 WLL(無(wú)線本地環(huán)路 )系統(tǒng)，并采用了可變的陣元配置，其中有 12元和 4 元的環(huán)形狀自適應(yīng)陣列以適用于不同的環(huán)境．其在日本進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明在 PHS 基站采用該技術(shù)可以使系統(tǒng)的容13 量增加 3 倍。 這 是 個(gè) 非常實(shí)際的衡量標(biāo)準(zhǔn)，指算法所需要的乘加運(yùn)算數(shù)量，這方面的性能決定了算法的實(shí)現(xiàn)成本和硬件性能要求。 [8] 對(duì)于某一個(gè)自適應(yīng)算法，首先要衡量其各方面的性能。其中 Bartlett 譜估計(jì)方法 交易實(shí)現(xiàn)。波束形成是把天線陣列接收到的信號(hào)換到基帶，接著進(jìn)行與之相對(duì)應(yīng)的空間譜處理，從而得到該信號(hào)的空間特征矢量和矩陣以及信號(hào)的功率估值和波達(dá)方向（ DOA）估值。 [5] 那么，智能天線陣列就可以使不同的信號(hào)能夠同時(shí)在不同方向上得到運(yùn)用，以此提高了天線系統(tǒng)的容量。直線陣列和平面陣列容易實(shí)現(xiàn)基站的定向覆蓋，而且基站選址更為靈 活，直線陣列和平面陣列可以很容易安置于建筑的側(cè)面或桿狀建筑物上。 智能天線可以自動(dòng)的測(cè)量出用戶的方向，從而使主波束即主瓣指向用戶，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)波束跟隨期望用戶的移動(dòng)而移動(dòng)。則全極化的峰值增益為 2m a x m a x4( ) ( )nG G k A kp??? (36) 天線的噪聲溫度 天線在接收和處理有用信號(hào) 時(shí) ，不可避免地接收的某些干擾信號(hào)。旁瓣電平也是天線最主要的指標(biāo)之一，旁瓣不僅損失能量降低系統(tǒng)效率，還是干擾源之一。 將其歸一化得 max( , )( , ) fF f???? ? （ 31） 其中 maxf 為方向性函數(shù) ( , )f ?? 的最大值。它們形成了功率密度，即遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)形成向 r 傳播的能量，亦遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)又稱(chēng)為輻射場(chǎng)。 點(diǎn)電荷在周?chē)a(chǎn)生的場(chǎng)就有球?qū)ΨQ(chēng)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 k r j t k rU r t c e c e?????????? （其中 1c 、 2c 為待定系數(shù)） （ 24） 假設(shè) (, )Urt 僅是2 ()rft???的函數(shù)，則 21( , ) ( )rr t f tr? ??? （ 25） 位于坐標(biāo)原點(diǎn)的靜止電荷 ??? 產(chǎn)生的標(biāo)量電位為 () 4r r??? ????? （ 26） 由于靜態(tài)場(chǎng)是時(shí)變場(chǎng)的特殊情況，則時(shí)變場(chǎng)的標(biāo)量位應(yīng)為 ()( , ) 4 rtrt r???? ?????? （ 27） 則體積 ? 內(nèi)部分布電荷產(chǎn)生的標(biāo)量位為 ()1( , ) 4 rtr t dr? ? ????? ?? ? （ 28） 上式表明在 r 點(diǎn)處 t 時(shí)刻的標(biāo)量電位不是由 t 時(shí)刻體積 ? 內(nèi)的電荷密度決定，而是由()rt ?? 時(shí)刻的電荷密度決定，觀察點(diǎn)的位場(chǎng)變 化滯后于源的變化，滯后的 r? 時(shí)間是源的變動(dòng)以速度 1??傳播距離到觀察點(diǎn)所需要的時(shí)間。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。 [1] 移動(dòng)通信及其面臨的問(wèn)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。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(yǔ)言通信發(fā)展到短信息、網(wǎng)頁(yè)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(lái)越高，通信信道的不足和干擾問(wèn)題則是移動(dòng)通信所面臨的 嚴(yán)重問(wèn)題。本文首先介紹天線的電磁波理論及天線的一些重要參數(shù)；然后詳細(xì)闡述智能天線系統(tǒng)，它是由一個(gè)天線陣列、一組波束形成的網(wǎng)絡(luò)以及算法組成的；最后介紹智能天線在處理移動(dòng)通信問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)，和傳統(tǒng)天線的天線相比，它具有信號(hào)間彼此無(wú)干擾、減少外界干擾和噪聲的影響、提高信號(hào)的覆蓋率等特點(diǎn)。 本 科生畢業(yè)論文 智能天線在移動(dòng)通信中的應(yīng)用 院 系 電氣信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 物理學(xué) 班 級(jí) 08 物理學(xué) 本科 1 班 學(xué) 號(hào) 0601080103 學(xué) 生 姓 名 宋艷菊 聯(lián) 系 方 式 15137461446 指 導(dǎo) 教 師 馮團(tuán)輝 職 稱(chēng) 副教授 2020 年 5 月 獨(dú) 創(chuàng) 性 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下取得的研究成果。由于用戶需求的增加，移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)天線的要求越來(lái)越高。移動(dòng)通信無(wú)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。大唐電信信威公司研究開(kāi)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 。 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。下面給3 出滯后位給出簡(jiǎn)單的推導(dǎo)。其電場(chǎng)、磁場(chǎng)的表示式為 sin2 jk rIdl kE j er? ?? ?? ?? （ 212） sin2 jk rIdlH j er? ?? ?? （ 213） 遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)明顯的特點(diǎn)是電場(chǎng)強(qiáng)度 E? 與磁場(chǎng)強(qiáng)度 H? 的時(shí)間相位相同。 將天線置于球坐標(biāo)系中，由于天線的定向輻射（接收）作用，它在距離 r的球面上各5 點(diǎn)的輻射（接收）強(qiáng)度是不相同的，即是角坐標(biāo) ? ?,?? 的函數(shù)，可寫(xiě)為 ( , )E Af ??? ，其中A為比例系數(shù) 。如圖 31 所示，這些能量電平低于主瓣， 即天線方向圖主瓣兩旁的小波瓣叫做旁瓣，也叫副瓣。 一般情況下，在方向 k 上的天線的全極化增益表示為 24( ) ( )nG k A kp?? (35)
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