TD-SCDMA智能天线改进技术

如何大幅度降低智能天线的尺寸以解决“面子”问题，提高无线系统的集成化以解决“瘤子”问题，再加上光纤拉远技术已解决的“辫子”问题，使之更适合实际应用，一直是人们不断考虑的问题。

　　随着我国扩大规模TD-SCDMA实验网的顺利实施，TD系统技术及应用得到了进一步的发展和完善，但由于TD-SCDMA系统中智能天线和塔放单元的体积偏大，给实际的工程建设和站址选择等方面增加了一定的难度。为此，一些单位探索将传统8阵元智能天线改为6阵元、变单极化为双极化、通过修改天线阵的物理结构或是改变天线阵的排列方式等，并取得了一定的成绩。但上述方式或多或少的都会影响TD系统的性能，或是增加了智能天线的制造难度，或是所改变的性能不够大，距需要达到大幅度减小体积的期望值还有一定的差距。能不能有一种既不影响系统性能同时又大幅度减小现有智能天线体积的方案呢?人们对智能天线又提出了更高的要求。

　　就目前的天线技术发展状况来讲，天线的小型化、集成化可应用很多种技术：如介质天线技术、有源天线技术、多天线(MIMO)技术、新型的电磁材料天线技术、等离子天线技术等。

介质天线技术

　　近些年来，介质器件在无线领域得到了广泛的应用，介质滤波器、微波电容器、片式多层微波滤波器、LC滤波器、双工器、功能模块、收发开关功能模块、平衡-不平衡转换器、耦合器、功分器等介质微波器件是一类新型微波器件，它是在微波系统的小型化的推动下发展起来的，现也得到广泛的应用。介质微波器件的出现，大大推动了微波元器件向小型化、片式化和高频化方向发展的进程，微波陶瓷器件也正向片式化、微型化甚至集成化方向发展。与此同时，普通型介质天线特别是微带介质天线的应用也有了长足的发展，介质天线的一大优点就是在不改变天线性能的情况下，可以将天线的尺寸大幅度降低，能不能用介质智能天线来替代现有的普通智能天线呢?而且由于大规模的应用，使得现在对无线介质材料的电磁、机械、物理等方面特性已得到掌握，生产制造也十分成熟，这为介质智能天线的推出起到很好的作用。

　　由于电磁波在不同的介质传播特性上有所不同，介质的存在就会影响电磁波的传播，介质天线应用就是利用这些特性，介质天线是一种用低损耗高频介质作为填充材料，结合适当的天线结构，在选择适当形状、介电常数以及馈电方式的情况下，介质谐振器可以作为天线来使用，其一大优点就是可以有效的降低天线的几何尺寸，这也正是目前智能天线所急于解决的问题。那么将介质天线和智能天线结合是不是就可以产生几何尺寸较小的介质智能天线来呢，答案是肯定的。如果我们能发挥介质天线的体积小，方向性好等优点，同时克服介质天线的损耗问题，提高介质天线的效率，将介质智能天线应用到实际是完全有可能的，相关单位应该对此进行进一步的研究和探讨，做出可用于实际的尺寸较小的介质智能天线产品，当然这也意味着一些市场和机遇。

　　TD-SCDMA系统所使用的智能天线是由多个天线单元组成的天下阵，天线整体尺寸受系统所使用频率即波长的控制，介质材料的使用不仅可以减小单个天线单元的尺寸，还可以减小天线之间的间距，从而减小智能天线整体尺寸，由此，TD-SCDMA系统的“面子”问题可基本解决。

　　从结构上来讲，介质智能天线可以是传统阵子的，也可是微带贴片式的，也可是其他多种方式，从所用材料来讲，可用普通高系数的介质材料，也可用陶瓷材料。介质天线的应用技术成熟可靠，在其他方面已得到广泛应用，已经有多种可应用的介质材料来选择，现有条件已经便于实际研发和生产。小型化的介质智能天线不仅减小了天线尺寸，同时，还降低了成本，便于实际工程安装，对环境的影响减小，有很强的实际的可操作性。

有源天线技术

　　有源天线技术是近期兴起的一项技术，有源天线就是将有源器件直接与天线结合，在天线接口或是天线内部加上有源器件如功率放大器等，比较适合像智能天线这样的多单元、多阵列的天线。有源天线主要优点是减少了包括天线外部和内部的馈线损耗，提高系统增益，扩大了覆盖范围，提高了系统的指标余量，同时使得系统集成度大大提高。

　　从天线原理上讲，如果天线的增益减少3dB，天线的辐射口径就减少一半，也就是说天线的尺寸减少一半。就智能天线系统来讲，有源天线的应用可减少系统约2dB的馈线损耗，由于馈线的损耗减少了，无线系统就可适当减少智能天线的增益，从而减小智能天线的天线单元，减少天线的尺寸。

　　由于有源天线集成化的提高，使系统省去了许多如馈线、接头等器件，在提高系统性能的同时，还节约了成本，提高了系统的可靠性。有源天线的应用不仅可以提高系统的性能，而且一体化天线，还可使TD-SCDMA系统省去现有的塔放单元，由此，TD-SCDMA系统的“瘤子”问题可基本解决。

多天线(MIMO)技术

　　多天线(MIMO)技术是未来系统发展的方向，TD-SCDMA系统应该考虑智能天线系统向该技术的演进问题，天线属于通信系统的一部分，天线技术必须服从系统演进和发展的方向，在B3G和4G研究中，MIMO技术都是一项关键技术。MIMO技术可以大大增加无线通信系统的容量，并有效改善无线通信系统的性能，非常适合未来移动通信系统中对高速率业务的要求。

　　MIMO技术在通信链路两端均可使用多天线，发端将信源输出的串行码流转换成多路并行子码流，分别通过不同的发射天线元发送，接收方利用多径引起的多个接收天线上信号的不相关性从混合信号中分离出各路子码流。提高频谱利用率和链路可靠性。带来分集增益和复用增益。

　　智能天线技术可以形成能量集中的波束，增强有用信号并降低干扰，而MIMO技术可以充分利用多径信息来提高系统容量，如果将两者结合起来，充分利用两种技术带来的增益，将给系统性能和容量带来极大的提升。由于性能的提高，系统冗余量加大，对天线尺寸要求则又可以相对地减少一些，这当然也是TD-SCDMA系统在未来的主要工作之一。

　　随着现代材料科学与电子信息科学技术的交叉渗透和全面发展，介质智能天线及有源智能天线系统的出现，使得TD-SCDMA系统的智能天线实现小型化、高性能、集成化、低成本等得到可能。介质智能天线使得长期烦扰TD-SCDMA系统的“面子”问题得到解决，有源天线使得系统的集成化进一步提高，“瘤子”问题也可迎刃而解，再加上光纤拉远技术已解决的“辫子”问题，长期困扰TD-SCDMA系统的三大问题就可以得到解决。小型化、集成化不仅使得系统在性能、价格、应用等方面更具竞争力，同时由于小型化还减少了视觉污染，再加上系统的低辐射，TD-SCDMA系统将成为真正意义的绿色环保的系统，TD-SCDMA系统也将更加具有生命力。TD-SCDMA实验网的开展不仅给我国通信产业带来了机遇，同时也极大地促进了我国移动通信技术的整体提高。