智能天线范文10篇

1智能天线的基本概念

智能天线综合了自适应天线和阵列天线的优点,以自适应信号处理算法为基础,并引入了人工智能的处理方法。智能天线不再是一个简单的单元,它已成为一个具有智能的系统。其具体定义为:智能天线以天线阵列为基础,在取得电磁信息之后,使用人工智能的方法进行处理,对电磁环境做出分析、判断,并自动调整本身的工作状态使之达到最佳。依据天线的智能化程度可将天线分成可变波束天线、动态相控阵列和自适应阵列3类。可变波束天线依据接收功率最大原则,在几个预设阵列波束中进行切换;动态相控阵列使用测向算法,能够连续追踪用户的方向而改变天线的波束,使接收功率达到最大;自适应阵列既对用户进行测向,又对各种干扰源进行测向,在形成波束时,不仅使接收功率最大,而且使噪声降到最低,从而使接收信噪比最高。

智能天线的发展可分成3个阶段:第1阶段是应用于上行链路,通过使用智能天线增加基站的接收增益,从而使接收机的灵敏度和接收距离大大增加;第2阶段是将智能天线技术同时应用于下行链路,在智能天线应用于下行链路后,能够控制波束的发射方向,从而有助于频率的复用,提高系统的容量;最后一个阶段是完全的空分多址,此时在一个蜂窝系统中,可以将同一个物理信道分配给不同的用户,例如,在TDMA中,可以将同一小区内同一时隙同一载波同时分配给两个用户。

2智能天线的组成和关键技术

智能天线主要分为天线阵列、接收通道及数据采集、信息处理3部分。在移动通信系统中,天线阵列通常采用直线阵列和平面阵列两种方式。在确定天线阵列的形式后,天线单元的选择就十分关键。天线单元不仅要达到本身的性能指标,还必须具有单元之间的互耦小、一致性好以及加工方便的特点。目前微带天线使用较多。

接收通道及数据采集部分主要完成信号的高频放大、变频和A/D转换,以形成数字信号。目前,受A/D器件抽样速率的限制,不能直接对高射频信号和微波信号进行采样,必须对信号进行下变频处理,降低采样速率。

关键词：智能天线码分多址自适应阵列移动通信系统容量

摘要：近年发展起来的CDMA移动通信系统技术相对于FDMA、TDMA系统具有较大的容量，但由于多径干扰、多址干扰的存在，其容量优势并没有得到充分的发挥，如果在基站上采用智能天线可以降低这些干扰的影响，提高系统的性能。本文通过对智能天线的认识、优势的阐述，从而引发智能天线在现代移动通信中的重要性。

一、引言

我们知道，天线有很多种，但大体上可分为三大类:“线天线”、“面天线”及“阵列天线”。阵列天线最初用于雷达、声纳以及军事通信中，完成空间滤波和参数估计两大任务。当阵列天线应用到移动通信领域时，通信工程师喜欢用“智能天线”来称谓之。智能天线根据方向图形成(或称为波束形成)的方式又可分为两类:第一类，采用固定形状方向图的智能天线，且不需要参考信号;第二类，采用自适应算法形成方向图的智能天线，需要参考信号。

本文在以下提到的智能天线都是指第二类，即(自适应)智能天线，这也是目前智能天线研究的主流。

二、智能天线的技术现状

关键词：智能天线空分多址自适应天线阵列

摘要：主要介绍了智能天线的提出背景、基本概念、关键技术、优点以及国外的研究进展情况，最后指出了智能天线的发展方向。

一、前言

随着蜂窝移动用户的不断增长，如何解决频谱资源紧张、抑制各种干扰、提高通信服务质量成为一个亟待解决的问题。为此，人们提出了一系列的解决方案，例如，在通信密集的地方引入微蜂窝技术、频率跳变技术、高效的编码技术以及进行功率控制等。而智能天线为这一切问题的解决提供了一条新思路。智能天线能够成倍地提高通信系统的容量，有效地抑制复杂电磁环境下的各种干扰，并且还能与各种通信系统和其他多址方式兼容，从而以较小的代价获取较大的性能提高。目前，国内外有许多大学和公司致力于智能天线的研究。欧洲电信委员会(ETSI)明确提出智能天线是第三代移动通信系统必不可少的关键技术之一，并制定了相应的开发计划。

二、智能天线的基本概念

智能天线综合了自适应天线和阵列天线的优点，以自适应信号处理算法为基础，并引入了人工智能的处理方法。智能天线不再是一个简单的单元，它已成为一个具有智能的系统。其具体定义为:智能天线以天线阵列为基础，在取得电磁信息之后，使用人工智能的方法进行处理，对电磁环境做出分析、判断，并自动调整本身的工作状态使之达到最佳。依据天线的智能化程度可将天线分成可变波束天线、动态相控阵列和自适应阵列3类。可变波束天线依据接收功率最大原则，在几个预设阵列波束中进行切换；动态相控阵列使用测向算法，能够连续追踪用户的方向而改变天线的波束，使接收功率达到最大；自适应阵列既对用户进行测向，又对各种干扰源进行测向，在形成波束时，不仅使接收功率最大，而且使噪声降到最低，从而使接收信噪比最高。

摘要：介绍了智能天线的起源、发展以及天线实验平台的研究概况；提出了一个智能天线实验平台的实现方案。该方案基于新一代数字信号处理器TMS320C6701，采用高速A/D、D/A以及零中频I/Q调制解调技术，工作于2.4GHz，采用八元天线阵列。该平台用于移动通信中智能天线算法、空时编码、MIMO技术和软件无线电技术的研究。

关键词：移动通信智能天线DSP软件无线电

1智能天线技术的起源与发展

智能天线的概念是二十世纪80年代末到90年代初提出的。广义的智能天线可以理解为能够收集、处理信息并利用已获得的知识自动调整结构参数以适应不同情况的天线。目前大家讨论的智能天线系统都与移动，特点是蜂窝移动系统紧相连，一般指由多个天线单元组成的天线阵列系统。它可以利用数字信号处理技术的多个不同的用户产生多个不贩空间波束。每个波速的最大方向自动地对准各自用户的方法，而把零接收方向对准干扰方向，从而提高移动通信系统的性能。

近年来大量的研究表明，智能天线可以在以下方面提高未来移动通信系统的性能：（1）扩大系统的覆盖区域；（2）提高系统容量；（3）提高频谱利用率；（4）减少信号间干扰（如同信道干扰、多址干扰和多径干扰等）；（5）降低基站发射功率，减少电磁环境污染。

智能天线最初以自适应天线的形式广泛应用于雷达、声纳及军事通信领域。由于价值等因素一直未能普及到其他通信领域。近二十年来，移动通信事业飞展，移动礁用户呈爆炸性增长，通信资源匮乏日益严重，通信容量不足、通信质量下降等成亟待解决的问题。如何消除同信道干扰、多十干扰与多径衰落的影响成为提高无线通信系统性能考虑的主要因素。自二十世界80年代开始，即第一代蜂窝移动通信系统开始，人们便开始探讨利用自适应天线消除同信道干扰和多径衰落的影响、获得多分集增益。到二十世纪90年代初，这一思想发展为智能天线的概念；二十世纪90年代末，随着软件无线电技术的发展，人们进一步提出了软件天线的概念。近年来，由于数字信号处理技术的迅速发展，数字信号处理芯片处理能力不断提高，使利用数字技术在基带进行波束成形成为可能，由此代替了以往在射频段利用模拟电路进行波束成形的方法，而且天线系统更加可靠和灵活。由于数字信号处理芯片的价格和性能已为现代通信系统所接受，智能天线技术的研究开始从军事领域向民用移动领域转移，智能天线技术在移动通信中的应用研究迅速发展并显示出了巨大的潜力。

1智能天线的技术现状

在分析研究智能天线技术理论的同时,国内外一些大学、公司和研究所分别建立了试验平台,用实验的方法来验证理论研究的成果,得出相应的结论。

(1)在美国

在智能天线技术方面,美国较其它国家要成熟的多,并已开始投入实用。美国ArrayComm公司将智能天线技术应用于无线本地环路(WLL)系统。ArrayComm方案采用可变阵元配置,有12阵元、8阵元环形自适应阵列可供不同环境选用,现场实验表明在PHS基站采用该技术可以使系统容量提高4倍。

(2)在欧洲

欧洲通信委员会(CEC)在RACE(ResearchintoAdvancedCommunicationinEurope)计划中实施了第一阶段智能天线技术研究,称为TSUNAMI(TheTechnologyinSmartAntennasforUniver-salAdvancedMobileInfrastructure),由德国、英国、丹麦和西班牙合作完成。该项目是在DECT基站上构造智能天线试验模型,于1995年初开始现场试验,天线阵列由8个阵元组成,射频工作频率为1.89GHz,阵元间距可调,阵元分布有直线型、圆环型和平面型三种形式。试验模型用数字波束成形的方法实现智能天线,采用ERA技术有限公司的专用ASIC芯片BDF1108完成波束形成,使用TMS320C40芯片作为中央控制。

1智能天线技术的起源与发展

智能天线的概念是二十世纪80年代末到90年代初提出的。广义的智能天线可以理解为能够收集、处理信息并利用已获得的知识自动调整结构参数以适应不同情况的天线。目前大家讨论的智能天线系统都与移动，特点是蜂窝移动系统紧相连，一般指由多个天线单元组成的天线阵列系统。它可以利用数字信号处理技术的多个不同的用户产生多个不贩空间波束。每个波速的最大方向自动地对准各自用户的方法，而把零接收方向对准干扰方向，从而提高移动通信系统的性能。

近年来大量的研究表明，智能天线可以在以下方面提高未来移动通信系统的性能：（1）扩大系统的覆盖区域；（2）提高系统容量；（3）提高频谱利用率；（4）减少信号间干扰（如同信道干扰、多址干扰和多径干扰等）；（5）降低基站发射功率，减少电磁环境污染。

智能天线最初以自适应天线的形式广泛应用于雷达、声纳及军事通信领域。由于价值等因素一直未能普及到其他通信领域。近二十年来，移动通信事业飞展，移动礁用户呈爆炸性增长，通信资源匮乏日益严重，通信容量不足、通信质量下降等成亟待解决的问题。如何消除同信道干扰、多十干扰与多径衰落的影响成为提高无线通信系统性能考虑的主要因素。自二十世界80年代开始，即第一代蜂窝移动通信系统开始，人们便开始探讨利用自适应天线消除同信道干扰和多径衰落的影响、获得多分集增益。到二十世纪90年代初，这一思想发展为智能天线的概念；二十世纪90年代末，随着软件无线电技术的发展，人们进一步提出了软件天线的概念。近年来，由于数字信号处理技术的迅速发展，数字信号处理芯片处理能力不断提高，使利用数字技术在基带进行波束成形成为可能，由此代替了以往在射频段利用模拟电路进行波束成形的方法，而且天线系统更加可靠和灵活。由于数字信号处理芯片的价格和性能已为现代通信系统所接受，智能天线技术的研究开始从军事领域向民用移动领域转移，智能天线技术在移动通信中的应用研究迅速发展并显示出了巨大的潜力。

图1

2智能天线实验平台的研究概况

通信系统是智能配电网的硬件基础和核心技术，无线通信是通信系统重要的一环，实现远程终端的信息传输和快速处理。在设备发射功率一定的情况下，无线天线将直接影响到无线通信的可靠性及稳定性，本文对无线通信天线技术展开讨论，并就无线天线的选择给出具体意见。

1智能配网无线通信技术

无线通信技术具有建设成本低、施工难度小、扩展灵活的特点，相对于有线通信来说有巨大的优势。随着无线通信技术快速发展，以GPRS/CDMA、3G、4G为代表的网络技术已成为智能配电网中主要应用的通信技术，能够满足配网自动化业务在响应时间、传输速率、双向通信等方面的技术要求，随着5G网络的诞生，相信无线通信技术将在智能配电网中会发挥更大的作用。

2智能配网无线通信的天线技术

天线技术是一门属于无线传输范畴的技术含量极高且内容复杂的学科，是无线通信技术的重要组成部分。在智能配电网无线通信设备中，比较常见的是全向天线，如图1所示，即在水平方向表现为水平方向上360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性。另外，也会见到少量定向天线，如图2所示，即在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为0或极小的一种天线。图1全向天线图2定向天线表征天线性能的参数非常多，下面仅对天线的谐振频率、增益、带宽、阻抗、方向图等重要参数进行探讨，这些参数对智能配电网无线通信天线的选择关系较大。2.1天线的谐振频率。GPRS/CDMA、3G、4G等网络技术都有固定的工作频率，如2G基站：GSM频率为900/1800MHz，3G基站：WCDMA频率为2100MHz；TD-SCDMA频率为1880～1920、2010～2025、2320～2370MHz；天线为更好地接收和发射信号，在设计上其谐振频率应与工作频率相近。图1全向天线的螺杆直径、长度、螺距的数据决定了天线的谐振频率。工作中应当保证全向天线的螺杆部分不受力弯曲，防止天线的谐振频率发生变化。2.2天线的增益。天线的增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生信号的功率密度之比，单位为dBi。通常，天线增益均指最大辐射方向的增益。天线是无源器件，它本身不能产生能量，只能将能量有效集中向某特定的方向辐射或接收电磁波。天线的增益值可以在辐射方向图上查看。天线的增益选择并不是越高越好，因为在辐射方向图上表现为增益越高波束的宽度越窄，如图3所示。也可以这样理解，增益小的全向天线其波束更像一个正常的苹果，增益大的全向天线就像把苹果拍扁的形状。在基站信号不好的地区，天线增益小会无法收到基站信号；增益选择过大，天线与基站的信号交换也不会好，所以天线的增益大小应根据实际情况合理选择。2.3天线的带宽。天线是有一定带宽的，这意味着虽然谐振频率是一个频率点，但是在这个频率点附近一定范围内，天线的性能都差不多，这个范围就是带宽。天线的带宽和天线的型式、结构、材料都有关系。一般来说，振子所用管线越粗，带宽越宽。天线增益越高，带宽越窄，通常全向天线的带宽要好于定向天线的带宽。在选择天线时，应优先选择用料更扎实、做工更好的天线。2.4天线的阻抗。一个谐振回路当然有其阻抗，对阻抗的要求就是匹配：和天线相连的电路必须有与天线一样的阻抗。在实际工作中，不能随意换用阻抗不匹配的馈线，馈线的连接也不可随意连接，应该用专用的端子进行连接，如图4所示。2.5天线的方向图。天线方向图描述了天线在各个方向的辐射特性，包括辐射场在每个方向的强度、特点等。一个天线可以看成是由很多个小的辐射单元构成的，每个辐射单元都向空间辐射电磁波。这些辐射单元辐射的电磁波在有的方向相互叠加，辐射场变强了；有的方向相互抵消，辐射场变弱了。因此，普遍情况是天线在不同方向的辐射场强度都不同。如图5所示，该天线在水平方向的辐射最强，在垂直方向的辐射非常小。

可以看出定向天线的信号辐射方向性非常强。图6定向天线的方向图在实际工作当中，城市基站覆盖较好的地区，应当优先选择全向天线，在农村偏远地区，可以根据基站的位置选择定向天线。不管选择哪种类型的天线，都要注意天线的安装位置及天线的辐射方向角。

一、概述

天线是实现电磁波传播的必备器件:信号发射端利用天线实现电磁波辐射,信号接收端利用天线实现电磁波感应。因此,不论何种通信系统,只要它采用无线传输方式,就必须使用天线,而不论该系统采用的工作频率是多少,属于何种频段,也不论采用什么多址技术或者什么调制技术。

随着通信的发展和技术的进步,对所用器件、部件的要求也越来越高。智能天线正是适应通信发展而产生的新事物——在无线接入系统、卫星通信系统和移动通信系统(不论在公众通信网中,还是在专用通信网中)以及军事通信等系统中,均有其重要应用,并由此而带来诸如抗干扰能力、频率利用率等性能大幅度提高的一系列优点。

尽管智能天线还是起着电磁波的辐射和感应作用,但是,智能天线是一个崭新的概念。

二、常规天线与智能天线

按照分类方法不同,常规天线(下文称天线)有众多的分类。例如,若按振子形状分类,天线可分为线状天线和面状天线:后者有抛物面天线,卡什格仑赋形天线等(用于微波频段);前者有布朗天线、J形天线、折合振子天线、八木天线、鞭状天线、螺旋天线、菱形天线等(常用于特高频、甚高频、短波频段)。若按方向性图分类,天线又可分为无方向性天线(即全向性天线)和定向性天线:前者如外露偶极子天线、共轴天线等,其特点是当它们用于信号发射时,不论收信用户位于何处,发射能量通过天线能作3600均匀分布;诸如角反射天线、角形反射器天线等则属于定向性天线。此类天线在一定方向上形成信号的发射或接收,能量的有效性较高。若按材料分,又有金属天线和介质天线之分。若按电场强度方向分类,天线又有垂直极化、水平极化等之分。当然,天线还有其它的分类方法,我们不一一例举。但无论怎么说,通信天线的构成比较简单,即使将用于与发射机、接收机相连的馈线算入,构成“天馈线系统”,但是,它依然是一个简单系统。

1智能天线的基本概念及组成

1.1基本概念及工作原理

在移动通信中,智能天线是天线阵在感知和判断自身所处电磁环境的基础上,依据一定的准则,自动地形成多个高增益的动态窄波束,以跟踪移动用户,同时抑制波束以外的各种干扰和噪声,从而处于最佳工作状态。智能天线吸取了自适应天线的抗干扰原理,依靠阵列信号处理和数字波束形成技术发展起来。由于天线有发射和接收两种状态,所以智能天线包含智能化发射和智能化接收两个部分,它们的工作原理基本相同。图1所示的是处于接收状态的智能天线结构图。现以发射状态的智能天线为例,说明波束的形成。将M维信号矢量S(t)=(s1(t),s2(t),...sM(t))T与一个N×M阶加权矩阵W相乘,得到一个N维的阵信号矢量X(t)=W×S(t)。其中,X(t)=(x1(t),x2(t),x3(t),…xN(t))T,在远区产生的场强为:

显然,Σnwnmfn(θ)表示单路信号sm(t)的辐射方向图。一旦天线阵确定下来后,它的方向性函数fn(θ)也随之确定,于是只要通过改变wnm就可形成所需要的辐射方向图。

1.2组成及关键技术

(1)射频部分

摘要:通信行业作为我国经济发展中的支柱行业,其发展需要拥有长远的眼光。随着我国通信技术的不断发展,目前4G通信技术已经在我国通信行业得到了广泛的应用,其不仅大大提高了信息传播的速度,同时,也占据了技术的制高点,为客户提供更好的通信服务。

关键词:4G；通信工程；技术要点

1探究4G通信工程技术的优点

1.1速度快

从我国4G通信技术发展的历史来看,我国通信技术最大的变化就是通信速度在不断的提高,这不仅为我国通信服务的发展提供了坚实的基础,同时提高了客户的通信速度。语音系统是通信行业第一代的通信技术的产物,无法实现上网;而第二代的通信技术传输速率不高,大概只有10kb/s,虽然在第三代通信技术中传输的速率有所提高,但也只有2Mb/s,与4G通信技术的最高速率100Mb/s相比,显得尤为不足。因此4G通信技术的广泛应用其中最大的特点在于提高了通信速度。

1.2具有较高的智能性