天线方案_??????

PIFA天线和MONOPOLE天线

PIFA天线介绍

PIFA天线是从微带天线演变而来的，英文资料里也称为Patch Antenna。最简单的patch天线是一个金属片平行放置于地平面上，用同轴线或者微带线馈电即可。其辐射主要靠边缘场。假设该天线平行于大地放置，其形状为矩形，长边左右摆放，长边的长度为1/4波长。如果左边缘的场是从patch到地，那么右边缘刚好反向从地到将左右两个边缘的电场分解成水平和垂直分量，你会发现垂直分量抵消，水平分量加强。这样将会产生平行于地平面的线极化远场。就手机而言，pifa天线的主极化一般是平行于手机主地平面。此时，可以得到两个基本结论：1，这种天线的谐振波长为贴片长边的4倍（实际中请考虑介质的波长缩短效应，正比于1/sqrt(epsilon)；2，这种天线的辐射主要靠边缘。而边缘的场越往外倾斜，辐射越好（开放场）。这就是为什么PIFA天线的高度如此重要的原因。

加一个接地片（很多加在馈电附近）后，从微观角度来看贴片上的电流将改变流向，部分电流从右侧会流回来再回到地。这样天线的谐振频率就会降低，一般波长会在4倍于贴片长边和短边之和左右（同样要考虑波长缩短效应）。从另一个角度来说，馈电柱与短路柱是一段双线传输线。它将变换天线的阻抗。是一种变压器效应，它将部分容抗变换成感抗，从而使整个天线形成谐振。这段线越长（极限是长到1/4波长）其变化效果越明显（越敏感，实际中就是天线的高度增加）。传输变换原理大家应该清楚。当改变馈电柱和短路柱的横向尺寸或者他们之间的距离时，实际上你是在改变该段传输线的特征阻抗。也就相应地改变变换公式中平方的那部分。这就是为什么我们常说馈电点和短路的改变将比较大的改变天线的阻抗。同时也是为什么说PIFA天线一般可以不要匹配电路可以优化的（事实上，加匹配有时候会反而降低天线的传输性指标）。

PIFA的结构有slot antenna，G antenna等，一般常用G天线。

０　ｄ翻麟　实现　ｊ　。＿　囊　（下）　

（接上期）　４．１有无智能天线的比较　仿真条件：　下行；　用户数：４　业务类型：ＡＭＲ　１２．２ｋｂｉｔ／ｓ；　基站天线：８天线，均匀线阵；　功率控制：关闭；　信道模型：Ｏｕｔｄｏｏｒ　Ｔｏ　Ｉｎｄｏｏｒ　Ａ　３ｋｍ／ｈ。　仿真结果：见图ｌ０。　结论：从以上仿真可以看出，由于通过不同的波束大　大降低了小区内和小区外的干扰，智能天线对系统的误码　率性能有明显的改善。　表１　ＤＯＡ精度的仿真估计误差的累积概率　Ｅｒｒｏｒ　０　±３．７５　±７．５　±ｌ１．２５　±ｌ５．０　±ｌ８　７５　±２２．５　±２６．２５　ＣＤＦ　０．６７　０　９４ｌ　０．９７４　０　９８８　０　９９２　０．９９６　０．９９８　ｌ　●　ｌ＇ｔ　●　Ｉ　■●幽　ｌ　－　ＰＣ　ｎ队？～　Ｉ・＋・　。　｝　∥　ｌ—ｏ－　蕊ｌ＿　：　■　＿　

筹　耋　：　ｔ　：　渺　：　’　＿　’　●　：　毒　穑０　曼　、　‘恤　．‘　Ｉ　靠　冀　１ｎ　图１０智能天线对系统误码率性能改善仿真　（横坐标：Ｔｘ／ｌ，纵坐标：误码率）　４．２　ＤＯＡ精度的仿真　一毛　。　啪ａｔＩ　＿＇　～　．ｕ；　０　。　／　厂　０ｉ；越　／　｜　…　０　—Ｊ　ｏｌ７　ｆ　图１１　ＯＴＩＡ　３ｋｉｎ　ＤＯＡ估计精度仿真　目　壁。．　理◇缝　累一一　线一天一肇．．．．　．：＝ｌ墨¨．　

罄　维普资讯 维普资讯 维普资讯 第五采样点　第六采样点　

第七采样点　第八采样点　

第九采样点　终止点　图１５平面阵波束赋形和ＤＯＡ估计　在基站侧，按时间顺序记录起始点和终止点，并均匀　提取若干天线权重值，生成对应实际波束指向，再按时间　顺序与终端实际ＧＰＳ记录位置进行核对。图１５为实际生　成的波束采样点，可以在图上清楚地看到天线指向在大约　９０度范围内随测试终端准确赋形的情况。　５．２智能天线波束赋形增益的验证　在业务为下行受限的情况下，通过从基站一侧打开和　关闭波束赋形，可以很容易通过测试进一步验证波束赋形　增益对业务覆盖的影响。　在基站的上行方向上，智能天线自身的增益（多天线　接收）并不通过软件开关控制。所以对上行受限的业务测　试，可以采用别的方式进行，如通过固定上行的信噪比　目　（ｓＩＲ）来比较单天线和八天线情况下测试终端发射功率的不　同，从而得出上行接收链路智能天线的增益。　这里主要介绍下行受限条件下的测试。由于测试中采　用一般单用户话音业务，不论从链路预算结果还是实测结　果，在城区环境下都是上行受限。所以，在测试开始前，　为了简化测试条件，必须通过Ｏ＆Ｍ设置降低基站发射功　率，使上行受限转化为下行受限。实际上，也可以通过增　加小区用户数和对下行加扰的方式，使上行受限转变成下　行受限。　在测试中，系统功率控制会大大影响智能天线测试结　果，应该关闭。测试过程选取与线阵天线０度主波束（一　９０度～＋９０度）方向大致相同的路线进行利用路测工具，　分别记录在同一路线上，测试终端在波束赋形开启和关闭　情况下，记录到的下行码功率和掉话点，并进行对比（见　图１６和图１７）。　

DAS系统

分布式天线系统（DAS：Distributed Antenna System ）是“通过传输介质连接到公共信源的空间上分离的天线节点的网络，在地理上或结构内提供无线服务”。

分布式天线系统可以部署在室内（iDAS）或室外（oDAS）。

DAS其思想是将发射功率在空间上分开的几个天线单元之间进行分配，以便在与单个天线相同的区域内提供覆盖，但总功率降低，可靠性提高。用一组低功率天线代替以高功率辐射的单个天线，以覆盖同一区域。

DAS是一种天线网络，它在运营商许可的频率上发送和接收蜂窝信号，从而改善最终用户的语音和数据连接。在其最简化的形式中，DAS有两个基本组件：

1是信号源

一个分布式天线系统，顾名思义，“分发”信号。但它通常不会产生蜂窝信号本身。DAS需要从某处接收信号。该信号源可以是无线的（通过屋顶上的天线），或者是现场的BTS（基站收发信机站）。

2是分布系统

一旦接收到蜂窝信号，就必须将其分布在整个建筑物内。分布式天线系统可以使用无源分路器和馈线来实现，也可以包括有源中继器放大器来克服馈线损耗。

DAS系统的信号源是决定覆盖范围和容量的最重要因素之一。无论分布系统的性能如何，DAS总是受到向网络提供信号的性能的限制。三个主要的信号源是off

air（源1）、small cells（源2）和BTS、NodeB或eNodeB、gNB（源3），如下图所示。

DAS信号分布类型

被动式DAS：在无源DAS中，信号源（位于室外的BTS或屋顶上的天线）连接到蜂窝放大器或中继器，然后在适当的情况下使用同轴电缆和分配器连接到建筑物或设施周围的分布式天线。中继器和分布式天线之间没有放大，因此被称为无源分布式天线系统。

被动DAS解决方案的范围有限。因为它们使用同轴电缆来分配信号，所以信号损耗比有源DAS高。天线离放大器越远，信号损失越大。信号丢失导致较低的下行输出功率。但是被动DAS解决方案的优势是相当大的。特别是，它们比主动DAS便宜得多。因为它们通常会转发宏站的信号。

个人也是学习中，算不上高手，说下我的理解：

1、最早的多天线技术出现在接收端多天线接收，由于在接收端有多天线，可以形成多条接收通道,从而可以对抗无线信道的深度衰落，显然嘛：多条接收通道同时处于深度衰落的可能性肯定是小于单条接收通道处于深度衰落的可能性，这样就能改善传输质量，提高无线传输的可靠性。这种技术又叫“收分集”技术，可以应用在基站或手机侧，而且显然由于不涉及到互操作，所以也不用标准化。从而最先在无线系统中使用。因为不用标准化，所以在LTE中我们就没有看到这方面的内容。

2、“收分集”技术的应用又给了人们启发：如果手机接收端部署多天线，显然对手机的成本和复杂度是有提高的。能否把多天线部署在发射端来提高接收端的信道可靠性呢？这样一来：手机只用单个天线，复杂度和成本都在基站一侧，由系统侧承担，岂不乐哉?然而问题随之而来：如果发射端单纯的用多天线发射相同的数据流，它们实际上是相互干扰的，不但起不了分集的作用，而且可能会相互抵消！ 要多天线发射起到提供增益，而不相互打架，就需要特别的信号处理技术。

(以下都两天线发射为例，H表示复数的共轭,exp()表示一个复数，）

牛人1: Alamouti

天线1发射{x1, x2, .......}

天线2发射{-H(x2),H(x1), .......}

这种发射编码方案相当于在形成2个正交的信道(为啥？)，从而可以提高传输可靠性

这种发射编码方案被用在LTE中就是Mode 2“发射分集”方案

牛人2: 无名

天线1发射{x1, x2, .......}

天线2发射{x1*exp(b1),x2*exp(b2), .......}

这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个大的相位偏移后再发射

相当于在信道中人为造成多径效应(为啥？)，从而可以提高传输可靠性

这种发射编码方案被用在LTE中就是CDD“分集”方案，LTE中CDD不单独使用，只和空间复用技术结合在一起使用。