【正文】 .................................. 7 智能天線原理 ................................................................................................................... 7 智能天線系統(tǒng) ................................................................................................................... 8 智能天線在實際中的應(yīng)用及不足 ................................................................................. 12 總結(jié) ..................................................................................................................... 13 參考文獻 ....................................................................................................................................... 14 致 謝 ........................................................................................................................................... 15 1 智能天線 在移動通信中的應(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和電磁波理論。移動通信無疑是與人們的生活關(guān)系最密切的領(lǐng)域之一，而天線是移動通信中最關(guān)鍵的部分。智能天線技術(shù)給移動通信帶來了福音，它最初應(yīng)用于軍事、雷達等方面，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準(zhǔn)期望用戶信號到達方向，同時也能使旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達的方向，以此使智能天線具有充分利用移動用戶信號，而且能夠有效的抑制或刪除干擾信號的性能。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)成為移動通信領(lǐng)域的一個研究熱點，許多大學(xué)和研究機構(gòu)都開展智能天線方面的研究開發(fā)，如美國斯坦福大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院以及 索愛、諾基亞公司等。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)算法的改進將是今后的研究課題，也是其核心技術(shù)。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)用于時分雙工 (TDD)方式的 WLL 系統(tǒng)中，是國際上第一個使用智能天線系統(tǒng)的 公司 。按照移動通信的設(shè)備分類，包括蜂窩狀移動電話、公用無繩電話、移動通信衛(wèi)星、移動數(shù)據(jù)通信、 2 無線局域網(wǎng)、藍牙傳遞信息等。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。 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移動用戶的同信道干擾的增加和 信干比的下降。 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處傳播出去而不再返回波源的現(xiàn)象。電磁波輻射系統(tǒng)最簡單的形式電偶極子和磁偶極子。由于電偶極子是一端孤立的電流元，隨著電流的流動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都隨時間變化，而實際的天線看作是無數(shù)的這種電偶極子的連接。 時變場的滯后位 動態(tài)場中引入的標(biāo)量位和矢量位是滯后位，即它們的值是由此時刻以前的源決定的，滯后的時間是電磁波傳播從源點到場點所需的時間。下面給 3 出滯后位給出簡單的推導(dǎo)。 [1] 4 電偶極子的近區(qū)場和遠區(qū)場 近區(qū)場 近區(qū)場是指從源點到場點的距離 r遠遠小于波長，即 r ? ， 2 1kr r??? 。即 rE 、 E? 與 H? 相差一個因子 j 。近區(qū)場形成的坡印廷矢量的平均值等于零，即近區(qū)場只存在能量的交換而無能量的傳播，亦為感應(yīng)場。其電場、磁場的表示式為 sin2 jk rIdl kE j er? ?? ?? ?? （ 212） sin2 jk rIdlH j er? ?? ?? （ 213） 遠區(qū)場明顯的特點是電場強度 E? 與磁場強度 H? 的時間相位相同。 3 天線的電參數(shù) 天線的作用是發(fā)射或接收電磁波。根據(jù)互易原理，同一副天線用作發(fā)射和接收時，其特性參數(shù)是相同的，只是具體含義有所不同。 [2] 天線方向圖 有關(guān)天線的很多特性如輻射場的振幅、相位、極化等都是與方向有關(guān)的，天線的方向性主要是指場振幅隨方向的變化。 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 點的輻射 （接收）強度是不相同的，即是角坐標(biāo) ? ?,?? 的函數(shù)，可寫為 ( , )E Af ??? ，其中A為比例系數(shù) 。 [3] 根據(jù)方向性函數(shù)所描繪出的圖形稱為天線的方向圖；表示輻射 （或接收）場強振幅方向特性的稱為場強振幅方向圖；表示輻射（或接收）功率方向特性的稱為相位方向圖，表示極化特性的稱為極化方向圖。 圖 31 天線方向圖 主瓣寬度 主瓣寬度是強方向性天線最重要的參數(shù)之一，一般是指半功率主瓣寬度（ 3dB 寬度）。如圖 31所示， 主瓣寬度越小說明天線輻射能量越 集中（或接收能力越強），定向作用或方向性越強。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。所以通信系統(tǒng)為了獲得良好的性能需要對旁瓣的峰值加以限制。 如圖 31 所示的天線的方向圖，智能天線系統(tǒng)的主要目的是使用戶期望的信號盡最大可能到達主瓣上，并使主瓣寬度盡量小，使干擾的信號盡量到達副瓣上。 對于接收天線來說，方向性系數(shù)表征天線從空間接收電磁能量的能力，其定義式為 0( , )( , ) rrpD p???? ? (34) 其中 ( , )rp ?? 為天線在某方向接收時向負載輸出的功率， 0rp 為點源天線在該方向向負載輸出的功率。 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) 7 在實際應(yīng)用中，一般采用峰值增益的定義，即以 ?k 為自變量， ()Gk的最大值稱為峰值增益。天線周圍介質(zhì)，都會產(chǎn)生熱輻射。 對于一個高分辨的天線，影響它發(fā)現(xiàn)較弱信號的主要因素是天線噪聲。 [3] 當(dāng)天線用做接收天線時，天線的品質(zhì)因數(shù)定義為 峰 值 增 益天 線 的 噪 聲 溫 度aGT ? (38) 4 智能天線 智能天線原理 圖 41智能天線下的信號工作波束 8 智能天線，顧名思義它是一種智能化的天線形式，它的智能化體現(xiàn)