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1、北京交通大学BeijingJiaotongUniversity射频技术与应用之移动通信中的射频技术王均宏北京交通大学电子学院北京交通大学BeijingJiaotongUniversity移动通信系统概况移动通信基站天线移动通信终端天线内容提要移动通信中的射频技术北京交通大学BeijingJiaotongUniversity移动通信系统概况移动通信基站天线移动通信终端天线内容提要移动通信中的射频技术北京交通大学BeijingJiaotongUniversity交换技术:光电光（目前）；光控光（试图）；无交换（试图）交换交换光电管，激光源调制技术：强度调制、相干调制光端机主要调制技术：光管电光1强
2、度调制（光通信）2相位调制（无线通信）3相幅调制（无线通信）信源，收信机信源编解码信道编解码调制解调射频载波调制技术：ASKFSKPSKQAM电端机传播技术及问题：电磁波的大气损耗、多径、遮挡、绕射。复用及解复用技术：频分，时分，码分、空分。无线传输技术传输技术及问题：中继，损耗，色散（材料、波导、PMD）及补偿。复用及解复用技术：TDM，WDM有线传输技术主要复用技术：1时分2波分3空分（智能天线）4码分（扩频通信）CDMAttttttftf2tf3tf4tf5t5-20MHz322143抽样ADDA0110100101实际理论眼图滤波相关技术：码整形，码压缩端机内部技术现代通信基本技术功放
3、，低噪放信源，收信机信源编解码信道编解码调制解调功放，低噪放基站移动交换中心市话移动通信系统概况北京交通大学BeijingJiaotongUniversity无线通信系统工作频段移动通信系统概况北京交通大学BeijingJiaotongUniversity移动通信系统移动通信系统概况北京交通大学BeijingJiaotongUniversity基站移动交换中心电磁波的大气损耗、多径、遮挡、绕射基带信号调制解调功放，低噪放市话局射频载波蜂窝内射频部分基带信号调制解调功放，低噪放射频载波w射频前端w基站天线w移动台天线w信道(电波传播)移动通信系统概况北京交通大学BeijingJiaotongUn
4、iversity移动通信系统概况移动通信系统天线主要技术北京交通大学BeijingJiaotongUniversity移动通信系统概况移动通信基站天线移动通信终端天线内容提要移动通信中的射频技术北京交通大学BeijingJiaotongUniversity基站天线：是蜂窝移动通信系统中的一个关键部件，它扮演着“上传下达”的重要角色。移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity移动通信基站天线基站天线分类及特点北京交通大学BeijingJiaotongUniversity基站天线要求及技术移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversi
5、ty基站天线阵列技术垂直阵列，增加垂直方向的方向性，提高增益，增强信号或增大作用距离移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity基站天线水平方向方向性利用反射面的反射形成方向性移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity基站天线水平方向方向性移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity选用水平半功率角接近于60的天线，以减少干扰。辐射方向图接近于理想的三叶草型蜂窝结构，与现网适配性较好，有助于控制越区切换。移动通信基站天线一般城区基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUnivers
6、ity密集城区基站站距只有40O600m，所以在使用水平半功率角为65的天线、且天线有效挂高为35m的情况下，天线下倾角可能设置在14-l1.5如果单纯采用机械下倾方式，倾角过大时会引起水平波束变宽，干扰增大，同时上副瓣也会引入较大干扰；如采用电子式倾角天线，则可以较好地解决波形畸变问题，产生的干扰也相对较小。所以密集城区基站选用电子式倾角的水平半功率角为60左右的中等增益双极化天线较为合适。移动通信基站天线密集城区基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity农村地区选用水平半功率角较大的高增益单极化天线，如水平半功率角为9O的17dBi单极化天线移动通信基站天线农村
7、地区基站天线介于农村和一般城市之间郊区基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity基站天线波瓣下倾技术移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity低旁瓣技术移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity低旁瓣技术移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity波束倾斜与非倾斜移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity波束倾斜与阵元馈电移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity倾斜波束变窄技术移动通信基站
8、天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity合理设置天线下倾角不但可以降低同频干扰的影响，有效控制基站的覆盖范围和整网的软切换比例(对CDMA网络而言)，而且还可以加强本基站覆盖区内的信号强度。一般而言，对基站分布密集的地区应侧重于考虑干扰抑制，而基站分布较稀疏的地区则应侧重于考虑加强覆盖，这两方面侧重分别对应不同的下倾角算法。下倾角设置移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity电子式下倾天线与机械式下倾天线相比，波形畸变较小，易于控制覆盖范围，干扰规避能力较强。电子式下倾天线分为预调电子倾角天线、可调电子倾角天线、遥控式可调电子倾角天
9、线等类型。预调电子倾角天线与机械式下倾天线价格相仿，而可调电子倾角天线、遥控式可调电子倾角天线的价格则远高于机械式下倾天线。密集城区基站可选用预调电子式倾角天线。电子倾角设置移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity随网络规模、组网方式、话务量密度、基站密度的不同，天线的有效挂高也随之变化。一般而言，同一基站密度区域内各基站天线有效挂高应该大致相等；基站越密，天线有效挂高应该越低。天线挂高移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity电波传播的路径损耗移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversit
10、y快衰落与慢衰落移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity快衰落（车辆运行时）移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu空间分集基站天线分集技术无分集天线与相关系数不同的两付分集天线的效果比较移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu方向图分集基站天线分集技术u极化分集移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity基站天线宽频带技术移动用户的显著增长，使得没有更多地方来放置新的基站了，这就要求基站天线工作在2个或更多的工作频段，要求天线单元具有宽频带和
11、多频带的特性。移动通信基站天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity移动通信系统概况移动通信基站天线移动通信终端天线内容提要移动通信中的射频技术北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu电特性指标：频段、阻抗、驻波比(低)、带宽(宽)、增益(高)、方向图(全向)、极化特性等u物理特性指标：尺寸(小)、材料、加工难度(低)、重量(轻)、机械强度(高)等u比吸收率(SAR-SpecificAbsorptionRate)（小）手机主要指标以任意6分钟记时平均，每公斤人体组织吸收的电磁辐射能（Wkg）欧洲标准:2wkg美国标准:1.6wkg中国标准:1.0
12、wkg移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity外置天线u单极天线u螺旋天线uPCB印制螺旋天线优点：频带范围宽接收信号稳定制造费用低缺点：裸露易损坏易受人体影响不易降低SAR移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu微带贴片天线u缝隙天线uIFA和倒L天线uPIFAu陶瓷天线优点：尺寸小，不易损坏SAR小可组阵实现智能化缺点：平均有效增益比外置天线低造价高移动通信终端天线内置天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity外置天线内置天线单极天线螺旋天线PCB螺旋天线PIFA天线贴片天线缝隙天线陶瓷天
13、线价格比较拉杆，价高价格便宜价格便宜价格便宜很少用很少用价格便宜电性能比较驻波比可以做到2，增益0-1dBi驻波比在6左右。增益0-1dBi。性能一般，效率较差用途说明螺旋天线是主流，可以降低尺寸。柔性PCB螺旋天线是发展方向PIFA是使用最多的一种内置天线。体积小，增益高，带宽宽。一般用在蓝牙，WLan和GPS上移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu小型化：手机小型化手机功能多样化u多频段：扩容、多模通信，GSM，CDMA，Bluetooth，Wifi移动通信终端天线手机天线发展趋势北京交通大学BeijingJiaotongUniversityl小型
14、化u采用高介电常数材料基片激起强表面波：表面损耗大增益减小效率低带宽窄成本高(a)r=3.0(b)r=28.2移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu短路加载谐振频率主要取决于短路探针的粗细与位置，尺寸可缩减50对探针与馈电点间距依赖严重带宽窄H面交叉极化电平高移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu表面开槽切断原先的表面电流路径，使电流路径变长，降低天线谐振频率。尺寸减小能力有限，过分缩减会影响天线带宽和增益移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu附加有源网络利用有源网络的
15、放大作用及阻抗补偿技术弥补由于天线尺寸缩小引起的指标下降设计复杂成本高噪声非线性失真工作频带宽增益高易对天线方向图实施电控便于实现阻抗匹配移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityl天线多频化多频天线：在多个不同的频段范围内，各项性能指标（如：带宽内驻波比、增益、方向图和效率等）均能满足系统的要求的一个天线。外置双频天线螺旋双频天线u多频螺旋天线移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversity双频螺旋天线双频螺旋天线三频螺旋天线u多频螺旋天线移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu多贴片微
16、带天线采用多个具有较强电流的辐射单元（贴片）在对应频率处谐振缺点：增加天线厚度或者面积，应用受限制移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu集总元件加载在微带天线的贴片和接地板之间添加一些短路结构或集总元件即可实现双频，又可实现小型化移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu缝隙加载利用一定结构的缝隙在单层微带天线上实现多频移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityu模式正交利用贴片的两个正交的长度，产生两个正交的模式：TM10和TM01当同轴探针的横坐标为0时，仅能激励TM01模式；纵坐标为0时，仅能激励TM10模式。将馈电点置于(xByA)，其中xByA均不为0，能同时激励起TM10和TM01两种模式，需移动通信终端天线北京交通大学BeijingJiaotongUniversityl
