1、1、 引言1.1、智能天線的基本功能）智能天線定義N 列取向相同的天線按照一定方式排列和激勵，利用波的干涉原理形成預定波束的陣列結構天線。）智能天線基本功能智能天線可以通過改變各天線陣列的激勵，其中激勵包含幅值和相位，利用波的干涉原理形成預定波束。同時，TD-SCDMA智能天線接入到TD-SCDMA基站后，通過基站的實時自適應信號處理算法，能夠自動地產生多個窄波束方向圖，實現對移動用戶的波束跟蹤，并自動地抑制干擾方向的副瓣電平。從而降低了系統的干擾，提高了系統容量，達到空分多址的目的。1.2、智能天線與GSM天線的區別）結構組成區別智能天線由兩個或以上天線陣列組成，而GSM系統天線只由一個天線

2、陣列構成。如圖3、4所示： 8列單極化智能天線 GSM單極化天線圖38通道雙極化智能天線 GSM雙極化天線圖41.2.2）功能區別智能天線可以通過改變各天線陣列的激勵，利用波的干涉原理形成預定波束。而GSM天線只有一個陣列，其波束在設計時已確定，出廠后不可改變。2、 智能天線的分類2.1、全向天線在360°任意方位上均可進行波束掃描的智能天線陣列。2.2、定向單極化天線特指采用單極化輻射單元，組成定向陣列，可以在特定方向內進行波束掃描的天線陣列。2.3、定向雙極化天線特指采用雙極化輻射單元，組成定向陣列，可以在特定方向內進行波束掃描的天線陣列。2.4、未來發展前瞻總結一期試驗網的經驗

3、，業內對智能天線提出了“四化”的要求，即雙極化、寬帶化、小型化和電調化。根據目前智能天線行業發展狀況，雙極化及小型化已經基本實現，并大量應用于二期建網中；寬帶化及電調化也在緊鑼密鼓的進行中，并且是未來發展的一個重要趨勢，除此之外，rru一體化智能天線也是未來發展的一項重要技術。詳細分析如下：2007年初，我國十城市TD-SCDMA試驗網絡開始建設，當時，智能天線產品只有單極化板狀定向智能天線陣和環狀全向智能天線陣兩種可供選擇。雖然基本上能夠滿足TD-SCDMA網絡實現動態空間濾波對智能天線的電氣性能要求，但隨著網絡建設的深入，在工程實施方面遇到了諸多亟待解決的挑戰：1）天線橫截面積大，導致風載

4、荷增加、安全等級下降；2）天線體積大，公眾時有抵觸情節，選址難度增加；3）網絡優化需要閉站，且天線下傾角調節難度大；4）智能天線與城市景觀不融洽、不和諧。5）天線與rru之間接線復雜，工程量大，線損大，難于隱蔽等缺點。 應對第1、2點挑戰，要求發展小型化智能天線，實現小型化的最佳途徑是，采用4列雙極化陣列，通過引入極化分集增益來彌補因天線口徑減少而引起的天線增益下降。實驗室測試和網絡規模試用都表明，小型化的雙極化智能天線，其寬度減小了一半，但網絡性能與常規8列天線水平相當，已經成為第二期TD-SCDMA網絡建設的主力產品之一。 應對第3、4點挑戰，要求發展雙極化的電調智能天線。首先TD-SCD

5、MA網絡同CDMA網絡、WCDMA網絡一樣，也存在呼吸效應。CDMA和WCDMA網絡的實踐表明，在解決呼吸效應方面，采用電調天線對覆蓋蜂窩實施動態調整是最有效的方法，國外的WCDMA網絡電調天線的使用量均超過了75%。其次，政府和公眾都預期對3G網絡覆蓋功率密度能夠和用戶數量及數據流量實現動態匹配，從而達到節能環保及減少電磁輻射污染的目的。第三，TD-SCDMA網絡的動態空間濾波和功率調配優勢，在通信容量極高的城區可以得到淋漓盡致的發揮，但城區布網的特點是蜂窩較密，需要大量采用大傾角波束指向，而過大的機械下傾角會帶來嚴重的波束畸變，造成同頻干擾。第四，許多站址需要美化、隱蔽及環境和諧，如果按照

6、慣性思維采用機械調整下傾角度，則天線整體將占據更大的空間體積，這給隱蔽工作帶來更大的困難，無法讓公眾接受。綜上所述，在未來TD-SCDMA網工程建設和優化中，電調智能天線不可避免的登上舞臺，成為智能天線技術進一步發展的主旋律。 目前TD-SCDMA網絡使用的是20102025MHz頻段，只有15MHz帶寬。對于擁有13億人口的中國，這遠遠不夠，未來必將啟用第二、第三頻段，目前規劃的是18801920MHz，23002400MHz。如果天線能夠同時滿足這三個頻段，或者其中兩個頻段，在未來擴充頻段時，就不需要補充天線了。因此，發展寬頻帶天線，具有重要的經濟意義。 應對第5點挑戰，要求發展一體化的智

7、能天線。一體化智能天線將rru與智能天線采用盲插式接頭結合在一起，天線與RRU無需電纜連接，外形美觀，施工便利；減少系統電纜連接，提高系統可靠性；減小射頻損耗，提高系統性能；方便安裝、拆裝，安裝時間降低90，便于施工與維護。因此，發展一體化智能天線是非常具有實用意義的。所以，綜合以上分析表明，智能天線的未來發展趨勢將是“寬帶化、電調化和一體化”。3、相關基本概念3.1、單元波束、廣播波束、業務波束單元波束定義為：智能天線單一陣列的接收或者發射的水平面輻射方向圖。廣播波束定義為：對智能天線陣列施加特定的幅度和相位激勵所形成的全向覆蓋或扇區覆蓋的輻射方向圖。業務波束定義為：對智能天線陣列施加特定的

8、幅度和相位激勵所形成的在工作角域內具有任意波束指向掃描以及具有高增益窄波束的方向圖。3.2、波束寬度波束寬度指波束的主瓣中功率電平下降一半（3dB）的角度范圍。3.3、波束權值a）什么是權值，什么是TD廣播波束權值；Ø 權值是天線各端口所施加的特定激勵信號的量化表示方法，天線端口施加特定激勵的目的是為了得到具有特定覆蓋效果的方向圖。Ø TD廣播權值是為得到滿足特定小區廣播信道覆蓋的方向圖而對各天線端口施加的激勵信號，權值可以表示為幅度/相位方式，幅度一般用電壓值表示，單位為伏特，（也可以用功率表示，單位：瓦），相位用角度作單位。 b）不同廠家天線廣播波束權值不同；Ø

9、; 各廠家的單元列方向圖因天線內部具體實現結構的不同而存在差異，因為廣播波束是在權值作用下各單元列方向圖的矢量疊加，單元方向圖不同，自然可能存在權值差異；Ø 即便對于完全相同的單元方向圖，因廣播波束的要求存在一定范圍（比如半功角65±5,60度下降1015dB），所對應的權值自然也不是唯一的。c）不同類型天線廣播波束權值不同，特別是單極化雙極化完全不同，簡述單極化天線和雙極化天線權值的特點；主要差別是權值數目不同，單極化天線需要8列天線同時工作，對應的權值有16個數值（包括8個幅度和8個相位）；雙極化天線只需要4列天線同時工作，對應的權值有8個數值（包括4個幅度和4個相位）

10、。d）給予同一面天線不同的廣播波束權值激勵，可以得到不同寬度的廣播波束，從而達到用軟件調整廣播波束寬度的目的；智能天線基本應用原理就是通過不同權值得到不同的波束（包括業務波束，廣播波束），廣播波束可以由特定權值實現，不同的權值可以得到不同寬度的廣播波束，是智能天線的應用優勢，可以不改變硬件，完全使用軟件方法實現波束的動態調整。e）對于同一面天線可能存在若干組不同的廣播波束權值，都能夠實現對特定寬度（如65度）的廣播波束進行賦形，這些組權值可能都是正確的，但只有一組是最優的。前面提到，不同的天線結構將有不同的單元方向圖，權值的作用是對特定的單元方向圖進行加權得到滿足應用需要的陣列方向圖，我們認為

11、絕對最優的解是不能得到的，可以從兩方面理解：（1）“只有更好，沒有最好”，“最好”的東西可以被“更好”的超越，權值的獲得是不斷優化的過程;（2）存在相對最優權值，但有其存在的前提，(a)針對明確的天線結構，即針對具體的單元列方向圖；（b）確定最優的判斷標準，是3dB內起伏小，3dB寬度穩定,60度下降穩定或EIRP損耗小等等判斷方法，缺乏判斷標準的最優是沒有意義的，而滿足所有標準的權值難于獲得,即便暫時獲得，也不能斷定沒有更好的出現。4、廣播波束權值與廣播波束賦形的關系4.1、不同類型智能天線65°廣播波束權值與對應方向圖、定向單極化天線65°廣播波束權值與對應方向圖極化類

12、型廣播波束寬度權值端口1端口2端口3端口4端口5端口6端口7端口8單極化65 度幅度Ii0.501.01.00.710.711.01.00.50相位128.0-143.0-62.0-31.0-31.0-62.0-143.0128.0方向圖、定向雙極化天線65°廣播波束權值與對應方向圖極化類型廣播波束寬度權值端口1端口2端口3端口4端口5端口6端口7端口8雙極化65 度幅度Ii0.53110.530.53110.53相位-10000-100-10000-100方向圖 4.2、同一面智能天線加以不同權值激勵得到的不同寬度廣播波束賦形舉例（以雙極化天線為例）4.2.1、30°廣播波束的權值與方向圖極化類型廣播波束寬度權值端口1端口2端口3端口4端口5端口6端口7端口8雙極化30 度幅度Ii0.53110.530.53110.53相位-4500-45-4500-45方向圖4.2.2、65°廣播波束的權值與方向圖極化類型廣播波束寬度權值端口1端口2端口3端口4端口5端口6端口7端口8雙極化65 度幅度Ii0.53110.530.53110.53相位-10000-100-10000-100方向圖 4.2.3、90°廣播波束的權值與方向圖極化類型廣播波束寬度權值端口1端口2端口3端口4端口5端口6端