介绍六阵元智能天线设计方案及性能分析

《应用于5G频段的相控阵列天线的设计》篇一一、引言随着5G通信技术的快速发展，对无线通信系统的性能要求越来越高。

相控阵列天线作为一种能够实现波束成形和波束扫描的先进技术，在5G通信系统中得到了广泛的应用。

本文将介绍一种应用于5G频段的相控阵列天线的设计方法，以提升通信系统的性能。

二、设计需求分析在5G通信系统中，相控阵列天线需要满足高数据传输速率、低时延、高可靠性等要求。

因此，在设计相控阵列天线时，需要充分考虑以下几点：1. 工作频段：5G通信系统采用的工作频段主要为Sub-6GHz 和毫米波频段，设计时应根据实际需求选择合适的频段。

2. 波束成形与扫描：相控阵列天线应具备波束成形和波束扫描功能，以满足不同场景下的通信需求。

3. 辐射性能：天线的辐射性能直接影响到通信系统的性能，因此需要优化天线的增益、半功率波束宽度等参数。

4. 制造工艺与成本：设计应考虑制造工艺的可行性及成本因素，以便实现大规模生产和应用。

三、相控阵列天线原理及技术方案相控阵列天线是通过改变各个阵元间的相位差来控制波束的方向。

根据这一原理，我们可以采用以下技术方案：1. 阵列结构：选择合适的阵列结构，如线阵、面阵等，以满足5G通信系统的需求。

2. 阵元设计：设计具有低损耗、高效率的阵元，如微带贴片、偶极子等。

3. 移相器：采用低损耗、高精度的移相器，实现各个阵元间相位差的精确控制。

4. 控制算法：采用先进的波束成形和波束扫描算法，以实现最佳的波束性能。

四、具体设计步骤1. 根据设计需求选择合适的频段和阵列结构。

2. 设计阵元及移相器，确保其具有低损耗、高效率的特性。

3. 采用仿真软件对天线进行仿真分析，优化天线的增益、半功率波束宽度等参数。

4. 根据仿真结果制作天线样品并进行实际测试，验证设计的可行性和性能。

5. 根据测试结果对天线进行优化和调整，以达到最佳的波束性能和制造工艺的可行性。

五、总结与展望本文介绍了一种应用于5G频段的相控阵列天线的设计方法，从设计需求分析到具体的设计步骤进行了详细的阐述。

用于移动终端的6单元MIMO天线系统设计杨凌升;李春;房建平;王友保【摘要】提出一款用于移动终端设备的6单元多输入多输出(MIMO)天线系统.该系统由6个3维立体倒F天线构成,天线实测的-6 dB阻抗带宽为1.7～4.1 GHz,可满足PCS1900,UM TS2100,LTE2300,LTE2500,DCS1800,2.4 GHz的ISM频段,以及未来5G通信的LTE高频段等的需求.利用天线单元方向图的分集特性,无须使用特别设计的解耦结构就可使单元间耦合度在全频段低于-10 dB.展示了天线单元间的相关系数、增益、方向图等性能.【期刊名称】《安徽大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(042)006【总页数】7页(P60-66)【关键词】MIMO;LTE;移动终端;3D-IFA【作者】杨凌升;李春;房建平;王友保【作者单位】南京信息工程大学应用电磁学研究中心 ,江苏南京 210044;南京信息工程大学应用电磁学研究中心 ,江苏南京 210044;南京信息工程大学应用电磁学研究中心 ,江苏南京 210044;南京信息工程大学应用电磁学研究中心 ,江苏南京 210044【正文语种】中文【中图分类】TN827由于多输入多输出(MIMO)天线系统无须额外的辐射功率和频谱带宽就可提高整体数据传输速率[1]，因此广泛用于4G无线通信系统.通过研究发现，多径环境下随着发射和接收天线数目的增加，信道容量也增加[2].对于移动终端，由于设备可用空间受限，要求天线单元具有体积小、频带宽的特点，同时增益和辐射效率也要满足需求.此外，整个工作频带内，天线单元间耦合也要足够低，这些均给系统设计带来挑战.用于移动通信终端的MIMO天线系统的报道陆续见于期刊，如一款由4/8贴片单元与互补开口谐振环构成的MIMO天线系统[3]，该系统可用于5 GHz的IEEE 802.11ac标准，它具有80 MHz的-6 dB阻抗匹配带宽.在一款3.5 GHz的平面倒F天线中，使用电容耦合元件后，MIMO天线系统可在3.4～3.6 GHz频段内实现-6 dB阻抗匹配，且单元间隔离度在10 dB以上[4].由微带线馈电的开槽天线构成的MIMO天线系统的-6 dB带宽为3.4～3.8 GHz，同时在全频带实现了10 dB以上的单元间隔离度[5].倒F型天线(IFA)构成的MIMO天线系统已广泛应用于天线系统[6].3D-IFA[7]作为倒F天线的一种，通过倒F天线单元的立体化，可有效实现天线Q值的降低和频带的增加[8-10].通过调整立体天线单元的放置方向，可实现辐射方向图分集[11-13].可见，3D-IFA适合构建移动终端的MIMO天线系统，因此笔者拟提出一款用于移动终端设备的6单元多输入多输出(MIMO)天线系统.1 天线的设计图1是6单元MIMO天线系统的仿真结构图(仿真模型由HFSS.15建立)，该MIMO天线系统由6个相同的3D-IFA构成，6个3D-IFA天线单元放在大小为150 mm×75 mm×0.8 mm的基板顶层，基板尺寸为5.8 inch智能手机的大小，基板材质为相对介电常数为4.4的FR4，底层是天线单元共同的参考地面.系统长边顶部和底部的板边均预留17.5 mm×75 mm的空间，以放置其他天线，满足LTE/WWAN/GPS等应用的需求.图1 6单元MIMO天线系统的仿真结构图图2为天线单元的详细结构图.如图2a所示，3D-IFA结构附着于FR4介质块的表面，黑色部分是环绕介质块的铜条，其中F和G分别是天线的馈电点和接地点.图2B为图2A的平面展开图，可以看出辐射枝条分别位于介质块的5个不同展开面(A，B，C，D，E)上.图2C为参考地面上耦合枝条g1和g2的结构，它们位于小介质块的正下方，与介质块上的辐射枝条耦合.图2 天线单元的详细结构天线单元辐射枝条和耦合枝条在天线中发挥不同的功能.不同辐射枝条S参数与频率的关系如图3所示.从图3可以看出，不同位置的辐射枝条对天线阻抗匹配的影响不同.辐射枝条a的长度为21 mm，此长度为3.6 GHz频点对应的1/4波长，如果去掉辐射枝条a，频段3.4～4.0 GHz就会消失.辐射枝条b的长度为25 mm，此长度为3.0 GHz频点对应的1/4波长.通过对比可以发现辐射枝条b影响的频段是1.65～1.9 GHz和2.8～3.5 GHz.辐射枝条c的长度为33 mm，此长度为2.3 GHz频点对应的1/4波长.如果去掉辐射枝条c，天线的阻抗匹配在2.0～2.4 GHz 和3.1～4.0 GHz频段恶化.每个天线单元在其参考地面上对应2个不同的耦合枝条，耦合枝条在天线中作用各有不同，具体影响可见图4.从图4可以看出，耦合枝条g1的功能是调节系统高频部分的阻抗匹配，优化系统的S参数； g2的功能是与辐射枝条产生耦合，形成一个电流路径，从而影响低频1.75 GHz和中频2.5 GHz 的谐振.上述枝条的功能对比列于表1.图3 不同辐射枝条的S参数与频率的关系图4 不同耦合枝条的S参数与频率的关系表1 天线单元中不同枝条的功能对比枝条长度/mm与1/4波长对应的频点/GHz控制频段/ GHza213.63.4～4.0b253.01.65～1.90/2.8～3.5c332.32.0～2.4/3.1～4.0g18调节系统高频部分的阻抗匹配g213影响低频1.75 GHz和中频2.5 GHz天线单元不同频点的电流分布如图5所示.图5 天线单元不同频点对应的电流分布从图5可以看到，在1.9 GHz这一频点电流主要集中在辐射枝条b，c和耦合枝条g2上，辐射枝条c可满足1.9 GHz所需的电流路径，而辐射枝条b和耦合枝条g2互相耦合共同影响1.9 GHz附近的频段.从2.45 GHz这一频点的电流图上可发现，电流主要集中在辐射枝条b和c，说明辐射枝条b和c对中频2.45 GHz影响较大.在3.6 GHz的电流图中，电流主要集中在辐射枝条a，c和耦合枝条g1上，说明辐射枝条a，c和耦合枝条g1对高频影响较大.天线单元(3D-IFA)可在基板上自由转动，但旋转会改变天线单元的辐射特性.天线系统中，长边上3个天线单元间的距离不同，这是由天线单元的辐射特性决定的.天线单元指向接地点方向的辐射较弱，而相反方向的辐射较强，所以把指向方向相反的2个天线单元(如天线单元2和3)放得很近.天线单元2在指向天线单元1的方向上辐射较强，为了满足天线单元间隔离度的要求，将天线单元1和2间距设置较大.MIMO天线系统仿真的隔离度曲线如图6所示.从图6可看出，在所需的工作频带内，天线单元间隔离度均在10 dB以上，有的隔离度甚至在20 dB以上.这说明，该6单元的MIMO天线系统既有较宽的工作频带又有良好的隔离度.图6 MIMO天线系统仿真的隔离度曲线2 实物测量及分析制作好的实物照片如图7所示，左右分别为天线系统的背面和正面.该天线系统的实测数据是采用矢量网络分析仪(安捷伦85058E)测量得到的.图7 MIMO天线系统的实物图笔者提出的6单元MIMO天线系统仿真模拟和实际测量的回波损耗曲线如图8所示.为了使图8看起来更为简洁，就没有将其他3个天线单元的放在图中.从图8可知，该MIMO天线系统仿真模拟的回波损耗为-6 dB的频带范围为1.66～4.39 GHz，实物实际测量的频带范围为1.7～4.1 GHz.实测与仿真结果之间的差异是由加工误差带来的.仿真和实测结果均表明，笔者所提出的MIMO天线系统的工作频带可覆盖PCS1900(1.85～1.99 GHz)，UMTS2100(1.92～2.17 GHz)，LTE2300(2.305～2.400 GHz)，LTE2500(2.50～2.69 GHz)，DCS1800(1.71～1.88 GHz)，2.4 GHz的ISM频段，以及未来5G通信的LTE高频段(3.4～3.8 GHz).图8 MIMO天线系统的回波损耗曲线MIMO天线系统实物的隔离度测量结果如图9所示，从图9可以看出实际测量的天线单元间耦合度在-10 dB以下，这一点也与仿真结果相同，可见实测结果和仿真结果均表明该天线系统有良好的隔离度.图9 MIMO天线系统实物的隔离度测量结果相关系数衡量的是天线单元间的相关性.相关系数的表达式为[14](1)计算得到的MIMO天线系统的相关系数如图10所示，其中相关系数的最大值只有0.08，远小于4G通信标准所要求的极限值0.3.天线系统效率在整个工作频带上的变化范围为64.4%～95%，此效率范围完全满足手持终端的要求.图10 MIMO天线系统的相关系数图11为天线单元的增益曲线.由于MIMO天线系统中的前3个天线单元与后3个对称，所以在此只给出了前3个天线单元的增益曲线.由图11可知，频带1.7～4.1 GHz内，天线单元1的增益在1.77～4.97 dBi间变化，天线单元2的增益在1.58～3.01 dBi间变化，天线单元3的增益在1.3～4.53 dBi间变化.在较大的频率范围内，天线单元2的增益小于天线单元1和 3，这是因为天线单元2位于中间，它的辐射会受到两侧邻近天线单元的影响.图11 天线单元的增益曲线采用Ansoft HFSS模拟仿真得到的MIMO天线系统各天线单元3维辐射图如图12所示，从图12中可看到天线单元辐射模式的多样性.图12 MIMO天线系统各天线单元的3维辐射图图13为天线单元1仿真模拟和实物测量的方向图.测量时，给天线单元1馈电，其他几个天线单元均接上50 Ω的匹配负载.图13 天线单元1的方向图3 结束语笔者提出了一款适用于移动终端的6单元MIMO天线系统，该系统由6个相同的3D-IFAs构成.系统的-6 dB阻抗匹配频带为1.7～4.1 GHz，可以覆盖PCS1900，UMTS2100，LTE2300，LTE2500，DCS1800，ISM，以及用于未来5G通信的LTE高频段(3.4～3.8 GHz).仿真和测量结果均表明，在工作频带中，天线单元间的耦合度在-10 dB以下，天线单元间的相关系数小于0.3.良好的增益和辐射特性表明该天线系统在移动终端领域有较好的应用前景.参考文献：【相关文献】[1] SHARAWI M S. 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无线通信系统中的智能天线阵列设计与优化随着无线通信技术的快速发展，智能天线阵列作为无线通信系统中重要的组成部分，具有优异的性能和广泛的应用前景。

本文将介绍智能天线阵列的设计原理、优化方法以及在无线通信系统中的应用。

智能天线阵列是由多个天线元件组成的阵列结构，通过对每个天线元件的幅度和相位进行控制，可以实现信号的波束形成、自适应波束赋形和干扰消除等功能。

智能天线阵列的设计主要涉及天线元件的选择、阵列结构的布局、天线元件之间的互连以及天线阵列的控制方法。

在智能天线阵列设计中，天线元件的选择是关键的一步。

根据应用场景和性能要求，可以选择不同类型的天线元件，如微带天线、小孔天线等。

此外，天线元件的参数如频率响应、增益、辐射方向图等也需要考虑，以满足系统的需求。

在阵列结构的布局方面，天线元件的间距和排列方式对系统性能有重要影响。

一般而言，天线元件之间的距离应该小于信号波长的一半，以避免信号的互相干扰。

阵列的排列方式可以根据具体场景进行选择，如线性阵列、矩形阵列、圆形阵列等。

天线元件之间的互连也是智能天线阵列设计中需要考虑的重要因素。

传统的互连方式包括平面波导、同轴电缆等，然而这些方式存在损耗大、互连复杂等问题。

近年来，基于微带技术的互连方式逐渐成为主流，因其具有小尺寸、低损耗、易制造等优点。

智能天线阵列的优化方法包括波束形成、波束赋形和干扰消除等。

波束形成是通过调整天线元件的相位和幅度，将辐射的信号聚焦在特定方向上，以增强接收信号的强度。

波束赋形是根据通信环境的变化实时调整天线阵列的波束形成，以保持良好的通信质量。

干扰消除是通过选择合适的天线阵列控制算法，抑制多径效应和其他干扰源对系统性能的影响。

智能天线阵列在无线通信系统中有着广泛的应用。

首先，智能天线阵列可以提高通信系统的覆盖范围和容量。

通过有效控制信号的辐射和接收方向，可以提高系统的传输效率，实现更广泛的覆盖和更高的数据传输速率。

其次，智能天线阵列可以提高系统的抗干扰能力。

智能基站天线的设计与分析智能基站天线是一种先进的通信设备，它不仅具有传统基站天线的性能，而且还具有更多的优势，如高度集成、较大的带宽范围以及智能控制等。

本文将对智能基站天线的设计和分析进行探讨。

一、智能基站天线的设计原理智能基站天线的设计取决于其所要应用的通信系统的频段和带宽等要素。

智能基站天线的设计原理可以简要归纳如下：1、天线结构设计智能基站天线的结构种类有很多种，但是，无论采用哪种结构，其设计必须满足一定的规范和标准。

天线的结构设计是整个智能基站天线设计的核心，它关系到天线的尺寸、频带、天线阻抗、天线指向等方面。

2、天线设计的优化在智能基站天线的实际应用中，为了能够满足复杂的通信信号处理要求，我们必须对天线的设计进行优化，以得到更好的性能。

天线设计的优化，在数值模拟、优化算法、天线调谐等方面，都将有所提高。

3、智能控制智能基站天线在工作过程中需要实现智能控制，这样才能满足不同的通信信号处理要求。

智能控制主要涉及到天线相位发射和接收，采用计算机控制算法，可以大大提高天线的性能和应用能力。

二、智能基站天线的性能分析智能基站天线的性能分析包括：频带、阻抗、辐射特性等方面。

这些性能分析都是为了评估智能基站天线的适用性和可行性。

1、频带分析智能基站天线频带的选择对于通信系统的性能起着决定性的作用。

针对不同的应用场景，可以针对性地选取合适的频带。

智能基站天线的频带分析主要针对天线的工作频段、带宽等方面，充分评估天线的可行性。

2、阻抗分析智能基站天线的阻抗特性同样对天线的性能起着重要的影响。

针对不同的通信系统，需要选择合适的阻抗特性。

阻抗匹配是智能基站天线设计中一个非常重要的环节，充分考虑天线的真实工作环境和工作方式，使天线的阻抗特性尽可能接近理论值，从而提高天线的性能。

3、辐射特性分析智能基站天线的辐射特性分析主要针对天线的辐射方向、辐射图案和增益等方面。

针对不同的应用场景，智能基站天线的辐射特性也会有所不同。

智能天线阵列的研究与实现智能天线阵列的研究与实现智能天线阵列作为现代通信系统中不可或缺的重要组成部分，正在成为通信领域的研究热点。

它以其高灵敏度、高传输速率和强抗干扰能力，为无线通信提供了广阔的发展空间。

本文将介绍智能天线阵列的研究进展和实践应用。

首先，我们需要了解智能天线阵列的基本原理。

智能天线阵列，又称自适应天线阵列，是通过调整天线元素的相位和幅度来改变辐射模式，以实现多输入多输出（MIMO）技术的一种天线系统。

它基于信号处理算法和自适应控制方法，可以根据环境中的信号特点，自动调整天线阵列的指向性、幅度和相位，以实现最佳的通信效果。

智能天线阵列的独特性能使得其在无线通信中具有广泛的应用前景。

随着无线通信技术的迅速发展，智能天线阵列的研究正日益深入。

研究人员通过结合多种技术手段，不断提高智能天线阵列的性能和应用。

例如，通过利用最新的信号处理算法，可以有效抑制多径效应，提高通信质量。

另外，引入自适应控制技术，可以在不同信道状态下自动调整天线阵列的参数，提高通信容量。

同时，通过优化天线阵列的布局和天线元素的设计，可以进一步提高系统的灵敏度和抗干扰性能。

在实践应用方面，智能天线阵列的潜力也在逐渐显现。

在移动通信领域，通过部署智能天线阵列基站，可以实现高速、高质量的无线通信服务，满足用户对数据传输的需求。

在卫星通信领域，智能天线阵列可以提高卫星通信系统的覆盖范围和链接质量，为地面用户提供更加稳定和高速的通信服务。

在无线局域网领域，智能天线阵列可以通过自动调整天线指向，优化网络覆盖范围和传输速率，提高用户体验。

虽然智能天线阵列在无线通信中具有广泛的应用前景，但是仍然存在一些挑战需要克服。

首先，智能天线阵列的实施需要大量的计算和信号处理资源，因此需要强大的硬件支持和高效的算法设计。

其次，智能天线阵列的系统和网络配置较为复杂，需要充分的工程实践和优化。

此外，智能天线阵列在不同信道环境下的性能会有所差别，需要进一步研究和改进。

未来通信中的智能天线设计在当今数字化飞速发展的时代，通信技术的革新犹如一场永不停歇的赛跑。

其中，智能天线设计正逐渐成为提升通信质量和效率的关键因素。

智能天线，简单来说，就是一种能够根据通信环境和用户需求自动调整波束方向和形状的天线系统。

它就像是通信领域中的“智能导航员”，能够精准地将信号发送到目标方向，并有效地减少干扰和噪声。

过去，传统的天线设计往往采用固定的波束模式，无法灵活适应复杂多变的通信场景。

比如在高楼林立的城市中，信号容易受到建筑物的阻挡和反射，导致通信质量下降。

而智能天线则可以通过实时监测和分析信号环境，动态地调整波束，确保信号的稳定传输。

那么，智能天线是如何实现这种智能调控的呢？这主要依赖于一系列先进的技术和算法。

首先是波束形成技术，它能够通过控制天线阵元的相位和幅度，合成特定方向的波束。

比如说，当手机用户位于某个特定方向时，智能天线可以将波束集中指向该用户，从而提高信号强度和质量。

其次，自适应算法在智能天线中也起着至关重要的作用。

这些算法能够根据接收到的信号特征，实时计算出最优的波束参数。

常见的自适应算法包括最小均方误差算法、递归最小二乘算法等。

通过不断地优化和调整，智能天线能够在各种复杂的环境中保持良好的通信性能。

在未来通信中，智能天线设计面临着诸多挑战。

一方面，随着 5G乃至 6G 技术的发展，通信频段不断扩展，对智能天线在高频段的性能提出了更高的要求。

高频信号的传播特性更加复杂，波束的控制难度也更大。

另一方面，未来通信场景将更加多样化和复杂化，如物联网、车联网等新兴应用场景的出现，使得智能天线需要同时服务于大量的终端设备，并且要保证不同设备之间的通信互不干扰。

这就要求智能天线具备更强的多用户处理能力和更高的频谱效率。

为了应对这些挑战，研究人员正在不断探索新的智能天线设计方案。

例如，采用新材料和新工艺来制造天线，以提高天线的性能和集成度。

同时，结合人工智能和机器学习技术，让智能天线能够更加智能地学习和适应不同的通信环境。

智能天线译文（未校对）P945-95216.1介绍回顾过去的十年，无线技术发展速度是难以置信的，因此发明新的技术和在降低成本下改善服务是必须的。

这种情况增加了大量的通话时间和大量的用户。

对于这种现象实际中常采用解决方案是利用空间处理技术。

高通的创始人安德鲁维特比明确阐述了“空间处理技术被最有前途的，如果不是在最新领域，在多址接入系统发展领域。

空间处理技术的中心思想是自适应天线和智能天线系统。

尽管自适应天线发明还要追溯到二次世界大战—巴特利特波束形成器。

自适应天线是仅有的低功率数字信号处理，及信号处理技术的创新软件。

智能天线系统引起了世界广泛兴趣。

确实，关于智能天线目前出现了很多观点与教程，且大量的研究关于自适应和到达方向（DOA）运算用于智能天线系统.伴随着用户的快速增加和对无线通信服务要求快速提高.这就要求信号的覆盖面越来越宽,和传输速率越来越快.智能天线系统提供了这些问题的解决方案.这篇文章讲述了智能天线系统的介绍和大体的观点。

首先,让读者更容易理解,将智能天线系统比作为人类的音频系统,其次,通过介绍蜂窝射频系统以及变革来阐述智能天线的用途.这些观点遵守天线阵理论,到达时间和自适应数字处理算法,互扰,移动自组织网络,天线设计,天线设计关于网络容量的影响。

通信频道误比特率(BER)。

这篇文章的重要部分从[17]-[22].更多延伸讨论和细节在[17]每一节和其它的地方都有。

16.2 智能天线类比当很多工程系统的功能被联想到人类身体系统[3]的时候，这些功能就可以很容易被理解。

因此，若想了解智能天线系统如何工作，让我们首先想象二个人在黑暗的房间里交流，如图16.1（a）。

当说话者移动的时候，听者有能力判断出他的位置。

这是因为说话者的语音在不同的时间内到达了听者的耳朵（音频的传感器）。

人类信号的处理器是大脑。

大脑通过耳朵来接受音频来判断说话者的位置。

大脑通过二个耳朵增强信号强度来判断声音的方向。

另外，如果其他说话者加入交流，大脑可以一次分辨出这是不需要的干扰且专注有用的声音。

基于6阵元RRU的TD-SCDMA全覆盖解决方案在TD-SCDMA系统中，智能天线是一项极其关键的技术。

在下行方向，通过智能天线可以将不同天线阵元的功率通过波束赋形，以比较窄的波束向目标用户发送，增加目标用户的有效接收功率，同时有效减少对系统中其他用户的干扰；在上行方向，通过不同阵元联合空间滤波，可以有效地增加对目标用户功率的接收，同时抑制其他干扰信号。

目前为止，大部分实际网络建设采用的是8阵元智能天线。

在智能天线显著提高系统性能的同时，也带来了一些问题。

TD-SCDMA基站室内单元和室外单元馈缆过多，智能天线体积偏大，这些因素对TD网络建设造成了较大的负面影响。

针对这些问题，中国普天创新性地提出BBU+RRU6阵元智能天线覆盖解决方案，有效解决了TD-SCDMA移动通信网络建设中面临的各种难题。

中国普天BBU+RRU 6阵元智能天线覆盖解决方案在BBU+RRU6阵元智能天线覆盖解决方案中，BBU主要完成基带处理等功能，RRU主要完成中频和射频处理等功能。

两者通过光纤连接，传输基带信号。

在RRU部分，对于典型的室外覆盖，采用6阵元智能天线。

BBU+RRU结构图如下：BBU+RRU构成传统意义上的完整基站。

其中，BBU主要实现的功能为：主控、时钟、基带处理和IUB接口处理等；RRU主要实现的功能为：数字中频、收发信机、功放和低噪放等。

BBU+RRU与传统基站相比较的优势1.节约站址资源. 如前所述，在BBU+RRU解决方案中，基带处理资源集中在BBU，可以和RNC等中心机房集中放置。

不同小区或扇区的覆盖，采用从BBU分别拉出足够的RRU来完成。

RRU体积小，不需要站址资源。

2.减少室内单元和室外单元馈缆连接数量. BBU+RRU采用光纤连接，而在传统基站中，TD-SCDMA基站由于采用智能天线，每个扇区有9根射频电缆（8根智能天线，外加一根校准线）,加上馈电及相关的控制信号线，每个小区室外单元和室内单元之间将有超过10根以上的馈线。

未来通信中的智能天线阵列设计在当今信息时代，通信技术的飞速发展正不断改变着我们的生活方式。

从早期的简单语音通话到如今的高清视频传输、虚拟现实体验等，人们对于通信质量和速度的要求越来越高。

而智能天线阵列设计作为未来通信领域的关键技术之一，正逐渐展现出其巨大的潜力，为满足人们日益增长的通信需求提供了有力的支持。

智能天线阵列，简单来说，就是由多个天线单元组成的天线系统。

这些天线单元通过特定的方式排列和控制，能够实现对信号的高效接收和发送，从而显著提高通信系统的性能。

那么，为什么智能天线阵列在未来通信中如此重要呢？首先，它能够有效提高信号的覆盖范围和强度。

在传统的通信系统中，信号往往会受到障碍物的阻挡、多径衰落等因素的影响，导致信号衰减和失真。

而智能天线阵列可以通过调整天线单元的相位和幅度，使信号在特定方向上形成波束，增强信号在目标区域的强度，同时减少在其他方向上的辐射，从而有效地提高信号的覆盖范围和质量。

其次，智能天线阵列能够显著提高通信系统的容量。

随着移动设备的普及和数据流量的爆炸式增长，通信系统的容量面临着巨大的挑战。

智能天线阵列可以通过空间复用技术，同时向多个用户发送不同的信号，从而大大提高系统的频谱利用率和容量，满足更多用户的通信需求。

再者，智能天线阵列有助于降低干扰。

在复杂的通信环境中，不同用户之间的信号可能会相互干扰，影响通信质量。

智能天线阵列可以通过精确的波束控制，将信号指向特定的用户，减少对其他用户的干扰，提高通信系统的可靠性和稳定性。

那么，如何设计一个高效的智能天线阵列呢？这涉及到多个方面的技术和考虑因素。

天线单元的选择是设计的基础。

不同类型的天线单元具有不同的性能特点，如工作频段、增益、波束宽度等。

在选择天线单元时，需要根据具体的通信需求和应用场景，综合考虑这些性能指标，以确保天线阵列能够在所需的频段内正常工作，并实现良好的信号收发效果。

阵列的结构和排列方式也至关重要。

常见的阵列结构有直线阵、平面阵、圆形阵等，不同的结构具有不同的波束特性和方向图。

研究生课程论文课程名称天线与电波传播授课学期2012 学年至2013 学年第二学期学院电子工程学院专业电子科学与技术学号**********姓名张瑞冬任课教师李自立交稿日期2013.07.10成绩阅读教师签名日期广西师范大学研究生学院制基于Matlab的一种六元天线阵设计与实现摘要：为了研究阵列天线中的线阵和平面阵在相同天线单元的基础上有何优劣，本文分别构造了两个Matlab模型，在同样是六元天线阵的条件下，用相同的参数分别对其进行模拟仿真，然后再对仿真结果进行对比研究，比较二者的差异。

关键字：Matlab仿真天线阵线阵平面阵1. 前言——天线阵的简介天线阵是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。

就发射天线来说，简单的辐射源比如点源，对称振子源是常见的构成阵列天线的辐射源。

它们按照直线或者更复杂的形式，根据天线馈电电流，间距，电长度等不同参数来构成阵列，以获取最好的辐射方向性。

天线阵的阵元不一定相同，但在大多数情况下，采用相同形式的辐射单元。

辐射单元可以是任何形式的天线，例如，对称振子、缝隙、微带天线、螺旋天线等。

天线阵可排成多种几何形状，如线阵、平面阵、共面阵等，线阵是最基本的形式。

2. 阵列模型简介2.1 线阵若天线阵中各个单元天线的类型和取向均相同，且以相等的间隔d 排列在一条直线上。

且各单元天线的电流振幅均为I，相位依次滞后同一数值琢，那么，这种天线阵称为均匀直线式天线阵，如图2-1 所示：图2-1 均匀直线阵由N个辐射元，在一直线上排列。

设P点很远，r d>>，可将各天线元在P点的电场看作方向相同，1,,Nr r与r平行，则：1011Nn nnE E E E E--==+++=∑（2.1.1）再设，线元排列相同，方向性函数相同（()()ϕθϕθ,,0ff n=），各阵元的辐射场比例常数相同，则：()∑-=-±=1,N n njkr n j n n r e f eI K E nnϕθφ()()nnj kd j N n n jkr e I r e kf ϕϕθϕθ±-=-∑=sin sin 1000,()ϕθ,0f r ke jkr -= （2.1.2）（式中，ϕθsin sin 0n n d r r -=）其中：()()()∑-=±⨯=1sin sin 0,,N n j kd j n n eI f f φϕθϕθϕθ为直线阵方向性函数。