4g网络独立电调天线分析

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1、4G网络独立电调天线分析冼永锋中国移动通信集团广东有限公司肇庆分公司广东肇庆526000摘要：随着人们越来越多地砬用移动互联网，3G建设尚未完全覆盖就已迎来了4G时代，出于天面资源、城市美化和业主等多种原因，多系统共天线成为很现实的选择，木文分析了独立电调天线建设的必要性、4G网络天线特征、工作原理以及独立电调天线的测试情况。关键词：独立电调天线；4G网络14G网络采用独立电调天线必要性分析随着移动互联网的普遍应用，3G网络在带宽和容量方面都显得不足，所以投入4G网络就成为必然选择。4G通信異有传输速度快、通信容量大、接入灵活、连接无缝、业务广等突岀的优势［1］。然而4G的应用并不意味

2、着3G要马上退出，实际上不仅3G不会很快退出，2G也还有相当数量的用户，因此较长时期内将是2G、3G、4G网络共存的周面，中国移动为此提出了2G/3G/4G/WLAN四网融合、协同发展的战略［2］。在4G网络建设过程中，很多站点是与3G网络共站建设的，这种情况下新增一套4G天线可能是最好的选择，但是由于人们对电磁波辐射的过分担忧，这种方案往往会遭到业主的否决，因而3G和4G共用天线就成为许多地区没有选择的选择。然而这样一来新的问题乂出现了，两个网络的水平方向角、上下朝向的下倾角只能设置一套，无法让两个网络都处于最佳状态，这是因为3G和4G在关键技术和使用频率方面都有着明显的差别。解决办

3、法是必须对共馈站点的工程参数独立调整［3］。通常，为了优化网络性能采用天线波束下倾的办法，这可以通过机械下倾和电下倾两种方式实现。机械下倾需要维护人员上塔调整天线背面支架的位置，不仅工作强度大，技术很熟练的维护人员至多也只能达到l°的精度，而且当机械下倾角大于15°以后，天线主瓣方向覆盖距离缩短，方向偏离基站扇区，相邻小区之间产生严重干扰。电调并不改变天线的姿态，而是通过改变天线振子之间的相位关系，也就是改变了天线的垂直方向图，其覆盖区域控制较好，相邻小区之间的干扰较轻，如图1所示。同吋，电调精度可以达到O.l°，这也远非机械下倾所能达到［4］。水平方向角的调整

4、对于电调来说也不难解决（下面阐述其原理），但对于机械调整来说调整水平方向角面临着覆盖区域偏转并与相邻区域重叠的问题，即使可以实现调整，所付出的代价也是很大的。综合这些原因，3G和4G共用天线必须选择电调，而且最好两个方向都能够独立调整。24G网络天线特征及工作原理2.14G天线特征中国移动3G的天线类型是TD-SCDMA，它使用的主要频段包括F频段（1880〜1920MHz）、A频段（2010〜2025MHz）和E频段（2300〜2400MHz）,天线型式为8通道、双极化智能天线。4G天线类型为TD-LTE，室外天线为8通道、双极化智能天线，工作频段为F频段、A频段和D频段（2500〜

5、2690MHz）,天线宽度310mm;室内天线为双通道、双极化智能天线，工作频段为F频段、A频段和E频段。按照B前的网络状况，四网协同建设阶段有可能出现900M、1800M、2.1G、2.4G、2.6G多个频段共享天线的状况，如果所奋频段都建立各自独立的天线，天面将会出现10余根天线，不仅物业环境难以满足，天线与周边环境也难以和谐，所以4G天线必然朝着宽带化、小型化和智能化方向发展。4G电调智能天线应具备远调、低损耗（<0.5dB）的内置合路要求。2.2电调天线工作原理电调天线是由若干天线单元组成的相控阵天线，每个单元上安装奋可调移相器，在计算机的统一调控下，各个移相器可以通过改

6、变移相量使天线波束指向需要的方向。除了移相器及其控制电路，电调天线中还包括通信接口、驱动电机、俾动机构等部件。移相器的位移检测可通过电位器、光电传感器等来完成，当控制信号由通信接U输入，微控制器控制驱动电机带动传动机构动作，进而改变移相器状态，使各个天线单元相位改变，这样波束倾角也发生了改变。如图2所示。移相器是电调天线的关键部件，2G天线常采用分布式移相器，但是3G以后由于移相器数量增多，结构变得复杂，所以多采用集中式移相器。下面分别介绍水平方向角和垂直方向下倾角的电调原理。电调天线实际上由半波振子组成的阵列，每一个半波振子赋予一个权值就会产生一个对应响应，通过改变幅度、相位、频率等

7、因素能够使各个振子发射预期的波形信号。如果水平方向的阵子列数足够多，就能够实现各阵子合成波形的偏转。8通道4G天线有8个阵列，足够利用这个原理产生水平方向角的调整。根据电调天线原理，可推导出水平方向阵列方向图如下：利用遗传算法等方法可以算出各阵子对应角度的权值，从而实现水平波束的旋转。图3是4阵列波形的仿真图。图34G电调天线4阵列波形仿真图如果将上述水平阵列改为垂直阵列，再运用上述方法计算各阵子对应角度的权值，以此应用于垂直方向的波形就得到了