天线技术论文大全11篇

天线技术论文篇（1）

系统硬件主要由传感器节点、协调器、控制开关器和上位机组成。传感器节点由传感器、处理芯片、及通信模块组成，主要有温湿度传感器、H2S气体传感器、NH3气体传感器等；控制开关器主要是由主芯片、继电器电路、接收通信模块组成，主要用于控制通风设备的工作状态；协调器负责网络的建立维护和数据的中转，主要任务是为各个传感器分配地址，建立和维护网络；上位机负责数据的接收、存储，并能根据设置的参数进行预警作用。传感器节点由MSP430系列处理器模块、无线通信模块、串口通信模块、传感器模块、电源模块和其它扩展模块组成。选取MSP430系列处理器主要考虑低功耗。为了提高节点间的通信距离，需要在发射器的输出端和发射天线之间增加一个功率放大器，并且采用定向传输技术。各种传感器模块、控制开关器和协调器都是独立设计的，利于节点的重复使用，提高灵活度。

2．2定向天线技术

定向天线（Directionalantenna）是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小的一种天线。定向天线具有增益高、方向性好等特点，能够有效抑制干扰信号，大大减少节点之间的信号干扰，增大了数据的传输距离和数据传送效率，降低信号传输的时延和节点的功耗、提高空间复用度，能够使多个节点同时传输，空间复用率高。并且通过定向天线传输增加额外增益能够实现WSN节点的远距离通信，协议可靠性高，时延小，有效提高了WSN网络吞吐量。

2．3节点软件系统的组成

软件的设计主要由传感器节点软件、控制开关器软件、监测软件组成，除监测软件外，所有程序采用C语言编程实现，监控软件采用eclipse软件结合an－droid－sdk完成。各个应用程序主要由各个传感器硬件模块的驱动、数据采集和通信协议。

2．4通信协议

2．4．1通信算法

针对养殖环境参数监测过程中存在有障碍物影响，会导致传输距离受限制、监测精度不高等结果，因此设计了传输通信协调。通信协议算法主要包含四个阶段：初始化阶段、路由发现阶段、数据传输阶段、路由重发现。

1）初始化阶段

当系统启动时，设置一个启动定时器tt1时间，当tt1时间到达后，节点就定期时间（tt2时间内）向周围节点发送信号HELLO信息，发送HEL－LO信息后就等待回复号RET信息，如果在tt2时间内收到周围节点的RET信息，标注节点已被发现。同时，周围节点在收到HELLO信息后，就会把此节点作为邻节点保存在临时列表中，在tt3时间内向发送节点发送RET信息。如果此节点在自己的通信范围内，就作为自己的邻节点保存在正式邻点列表中，否则抛弃此节点。

2）路由发现阶段

每个节点计算邻居节点的数量，并且根据本身的能量、与基站节点的距离、整个网络节点的均衡等因素，设置成为初始的簇头节点，各个簇头负责簇内数据的采集。除此，各个簇头之间，为了保证路由的可靠性和降低传输数据消耗的能量，采用单跳或多跳的传输方式传输数据。如果簇头节点在基站的接收范围内，就直接把数据传送给基站，如果不在基站接收范围内，就计算各个簇头离基站的位置、本身剩余的能量，保证传输消耗能量最低原则，采用多跳方式传输数据到基站。

3）数据传输阶段

当网络进入稳定状态，簇内成员节点将采集的数据传送给簇头节点，为了避免数据冗余，簇头节点进行数据融合后发送给基站。数据会按照设计的数据传送格式进行传输。

4）路由重发现阶段

由于能量的限制，如果一直保持原路由进行数据传输，就会导致节点能量过多而不能工作，从而破坏整个网络的正常运行。考虑到簇头在网络运行中承担更重任务，设计簇头更换策略。簇头更换策略主要取决于三个因素：选举系数、边缘位置、阈值能量。选举系数决定簇头选举的时间和更换的轮数，设置合理可行的选举系数保证整个网络性能；处于边缘位置的节点若成为簇头，会因传输距离太远，容易耗尽能量而死亡；阈值能量设置得太大，导致很多节点不能成为簇头，势必会因数据传输距离过远，导致网络的不稳定。所以，簇头更换策略是当簇头的满足选举系统时，进入到簇头更换，此时选取出簇内具有最大剩余能量的节点，判断此节点是否处于边缘位置，如果处于边缘位置，继续寻找簇内第二大剩余能量节点，一直到不处于边缘位置为此，然后判定其剩余能量是否大于阈值能量，如果满足则设置此节点为新一轮的新簇头，并向周围所有的节点发送成为簇头的标志信息，重新进行簇内成员的构建，再形成新的路由进行数据的传输。

2．4．2MAC协议

基于定向天线的MAC协议主要使用两种方式：使用RTS／CTS握手方式和不使用RTS／CTS握手方式。前者使用RTS获得邻节点的信息，RTS需要硬件设备获取邻节点的位置信息，后者则使用了音的信号帧，但是这两种方式会带来隐藏终端和聋节点等问题，从而降低了MAC的性能。为了解决这个问题，可以结合定向虚拟载波侦听（DVCS）机制、使用多跳、SDMA（空分多址）等的优点，充分利用定向天线的优势。

2．4．3数据通信格式

考虑到数据通信过程中的可靠性和安全性，设置了数据通信格式。1）传感器节点到协调器的数据格式。数据格式定义如：Head＋len＋data＋stx。其中：Head（2byte），固定为0xFF，0XFE；Len（1byte），data的字节数；Data：数据域———2byte本机地址＋2byte父节点地址＋nbyte传感器数据（n大于等于2）；stx（2byte），固定为0x0D，0X0A。具体发送命令如：FFFE0800010000031200000D0A。其中：FFFE为固定数据头；08为数据长度；0001为本机地址（子节点地址）；0000为父节点地址；03为传感器类型；12为传感器数据，1Lsb＝0．1，如0x10表示1．8；0D0A为数据的结束标志。2）协调器发往监测软件的数据格式。数据格式定义如：FFFD000430300000hhhhhh。其中：byte1byte2：传感器端数据发送的固定头，固定为FFFD；byte3：数据类型的标识，00为H2S传感器的数据，01为温湿度感测器的数据，02为NH3感测器的数据；byte4为传感数据长度（统一为04）；byte4～byte7：为传感器数据；Byte9～byte10：保留；byte11：byte1—byte10校验值（相加取低8位）。

2．5网络构建系统上电后

协调器进行搜索并寻找合理的信道，完成系统初始化和建立网络的任务。各个传感器节点通电后，扫描信道，寻找协调器，并加入到网络中。加入网络后，则开始采集环境数据，传输给协调器，协调器接收各个节点的数据，判定其格式正确后，将其传输给监测软件。

2．6监控软件设计

以eclipse软件为开以平台，结合android－sdk完成监控软件的开发。Android系统是一个源码公开、开放和完整的软件，是由操作系统、用户界面中间件和重要应用程序组成，得到手机运营商的广泛使用。在系统的设计中，应用到了Activity、Intent、Service、An－droidUI、多线程等技术。本系统主要由以下几个方面组成：Android软件与硬件传感器通信的底层驱动，包括打开串口、关闭串口、发送串口信息、接收串口信息以及异步方式读取传感器数据等；主界面内容显示，包含各种传感器数据显示、控制开关器的控制等信息。监控软件接收到数据时首先要对数据的格式进行分析，判定数据格式正确后，确定是哪个传感器的数据，然后进行数据处理，计算结果，在相应界面位置显示数值；把结果与设定的数值进行比较，如果不在设置数值范围内，就进行报警，并把报警信息通过串口发送到协调器，协调器再转发到控制开关器，驱动通风设备工作。

3系统的应用

根据设计的要求，系统设计完成并搭建，在猪舍做了相应的实验和相关的测试，系统测试结果说明，系统实现相应功能，成功读取相应的环境数据。主界面运行显示图中是各个传感器终端节点采集发送回来的数值显示和通风设备工作状态情况。可以通过“菜单键”设置逻辑状态的“关闭”和“启动”在逻辑状态都已关闭情况下，只能显示所有传感器的数据和此时通风设备工作状态，不能达到超限预警的效果。为了能实现环境参数监测的自动控制，必须要开启所有的逻辑状态。通过“菜单键”设置温度、湿度、H2S气体和NH3气体的范围，当采集数据中任一参数超出范围，都可以自动开启和关闭通风设备，达到自动控制效果。H2S和NH3参数范围设置的标准是依据《农产品安全质量无公害畜禽产地环境要求（GB／T18407．3—2001）中的标准来设置，H2S和NH3应控制在10、25mg•m－3以下。根据相关研究表明，猪舍最适宜的温度为8℃～20℃，相对湿度根据猪体质量类型的不同一般为65％～85％。

天线技术论文篇（2）

姓 名：

学 号：

报告日期：

论文(设计)题目：

智能天线技术的基本原理及其music算法

指导教师：

论文(设计)起止时间：

一、论文(设计)研究背景与意义

智能天线是3g的一项关键技术，作为当今三大主流标准之一的td-scdma(time division-synchronous code division multiple access)是由中国自主提出使用的tdd方式的(时分双工方式)的第三代移动通信系统标准。td-—scdma的核心技术之一就是智能天线技术。在td-—scdma系统中使用智能天线技术，基站可以利用上行信号信息对下行信号进行波束成形，从而降低对其他移动台的干扰，同时提高接收灵敏度，增加覆盖距离和范围，改善整个通信系统的性能。

智能天线是一种多天线系统，它按照某种算法来对准期望信号，使得期望信号得到最大增益，而干扰信号被压制。　智能天线系统的核心在于数字信号处理部分，它根据一定的准则，使天线阵产生定向波束指向移动用户，并自动调整权系数以实现所需的空间滤波。智能天线需要解决以下两个关键问题：辨识信号到达方向doa(directions of arrinal)和数字波束赋形的实现。在对信号doa估计的算法中，作为超分辨空间谱估计技术的music(multiple signal classification)算法是最经典的算法之一。

本文针对3g的需求背景，研究智能天线技术及doa估计算法。随着移动通信用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高，要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。经研究发现，智能天线可将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向doa(directions of arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时，利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。

其实就是一种多天线系统，它按照某种算法来对准期望信号，使得期望信号得到最大增益，而干扰信号被压制。因此需要知道期望信号到来的方向，即doa。music算法是经典的用来估计波达方向的算法。

二、论文(设计)的主要内容

智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向doa(direction of arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

波达方向(doa,direction of arrival)估计是智能天线研究的一个重要方面,无论是上行多用户信号的分离,还是下行选择性发射,对用户信号doa的测定,都成为智能天线实现指向性发射的必要前提。在对信号doa估计的算法中,作为超分辨空间谱估计技术的music(multiple signal classification)算法是最经典的算法之一。本文主要介绍智能天线技术的基本原理，发展历程，技术分类，及智能天线对系统的改进和主要用途。写出均匀线阵的统计模型，研究music算法的基本原理，用matlab仿真实本课题的主要研究内容如下：

(1)介绍智能天线技术的发展历程、研究现状和技术分类;

(2)在均匀线阵的统计模型下研究智能天线技术的基本原理;

(3)重点研究music算法的基本原理，并用matlab仿真软件实现;

(4)分析music算法的估计精度，得出全文结论。

三、论文(设计)的工作方案及进度安排

第一阶段(XX年9月7日-XX年10月11日)查阅有关智能天线技术，music算法和matlab仿真等方面的资料，关注国内、外当前的先进技术和发展前景，积累知识。

第二阶段(10月12日-11月8日)对智能天线的工作原理进行详尽地分析，给出均匀线阵的统计模型，研究music算法的基本原理，学习用matlab实现仿真

第三阶段(11月9日-11月22日)用matlab编写程序，程序调试

第四阶段(11月23日-12月20日)整理资料，结合设计经历撰写论文，备战论文答辩。

四、参考文献

1) 刁鸣，熊良芳，司锡才，超分辨测向天线阵性能的计算机仿真研究，电子学报，XX no.5

2) 何子述，黄振兴，向敬成，修正music算法对相关信号源的doa估计性能，通信学报，XX no.10

3) 张贤达，保铮，通信信号处理，国防工业出版社，XX

4) 刘德树，罗景青，张剑云，空间谱估计及其应用，中国科学技术大学出版社，1997

5) 李旭健，孙绪宝，修正music算法在智能天线中的应用，山东科技大学，266510

6) 陈存柱，浅析自适应智能天线技术的应用，北京师范大学，100875

7) [美]s.m. 凯依 著，黄建国等 译，现代谱估计原理与应用，科学出版社，1994

8)徐明远， matlab仿真在通信与电子工程中的应用 XX

五、指导教师意见

指导教师签字：

年 月 日

天线技术论文篇（3）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0084-02

一、引言

当今社会，无线通信技术已经遍及生产生活的各个领域，而实现无线通信的最重要载体就是电磁波[1]。其中“微波技术与天线”是这些学科专业中的一门关键课程。该课程理论性较强，且概念抽象，不易理解和学习[2，3]，对如何讲授这门课程的老师及如何学好这门课程的学生都是一个不小的挑战。同时，该课程的工程实践性强，学生不仅要学好理论知识，还要掌握常用微波元件和天线的设计方法，以及相关仪器的使用。由于微波测量仪器的价格昂贵，学校采购数量有限，很难满足每一位同学的实验操作需求[4]。因此，本文探讨了如何在传统教学中，将现代多媒体技术与EDA电磁仿真软件相结合，合理融入到教学过程中。通过多媒体技术，使抽象的概念更加形象和直观，便于学生理解。

二、理论教学改革

1.合理安排教学内容。“微波技术与天线”既是一门理论课程，也是一门工程实践性较强的课程，其主要内容包括微波技术与天线两大部分。其中微波技术又包含传输线理论、波导及网络分析，以及常用微波器件设计等内容；天线技术主要包括天线的基本概念，常见天线基本原理，课程结构如图1所示。其中，红色方框部分应作为课堂讲解的重点内容；虚线框中内容具有较强的工程实践性，授课教师应对相关内容做一些详细介绍，同时对学习兴趣浓厚的学生做一些研究方向的指引。另外，红色方框部分的学习过程涉及大量的数学知识，包括高等数学、复变函数和矩阵理论等知识，还涉及电路、电磁场和电磁波等基础理论，学习比较枯燥且容易忘记。教师讲授时需要多花一些课时，并且强调学习这部分的重要性。在课后需要给学生安排一定的课后作业或临时测验，起到巩固知识、加深理解的作用。

2.合理使用多媒体技术。“微波技术与天线”课程中的很多概念抽象复杂，仅仅使用简单的文字描述或静态图片展示很难理解。通过使用现代多媒体技术可将抽象的概念形象化，利用彩色图片及动画等技术手段将抽象难懂的知识生动直观地展示给学生。例如“场”这一概念，很多学生反映难以理解。多媒体这一教学手段可以很生动、形象地去表达“场”这一看不见摸不着的物质，帮助学生去建立或者重构“场”在他们大脑中的印象，避免教师在“场”教学中的枯燥乏味，从而达到良好的教学效果[5]。

另外，在讲授无耗传输线工作状态、规则金属波导中的场时，也可采用多媒体教学。如对矩形波导中TE10模的电场、磁场以及三维场分布，可以采用多媒体动画的形式来呈现，这样就会使学生更加直观、深入地认识矩形波导中的场分布，加深理解，提高教学效果。对于各种不同的天线结构，可借助幻灯片，收集一些相关的图片展示给学生，加深学生对相关知识的认识与理解。

三、电磁仿真软件

“微波技术与天线”是一门实践性强的课程，由于该课程的实验仪器都非常昂贵，且学生人数较多，实验过程中的仪器管理与维护等需要耗费大量时间，并且在有限的时间内难以让每位同学亲手操作一遍，因此可以使用现有的EDA电磁仿真软件来解决上述问题。目前，常用的微波仿真软件有CST、Ansys HFSS、ADS与Ansys Designer等，并且都提供了相应的学生免费版，免费版完全可以满足课程教学的需求。利用这些软件可以让学生对“微波技术与天线”课程中的常用微波器件及天线进行仿真设计。在仿真实验中，可以加深学生对相关物理概念的理解，以及对理论知识的掌握，同时增强学生们的学习兴趣。图2所示为利用三维电磁仿真软件设计和模拟微波器件的图形界面。

四、课程网站建设

近年来，网络教学作为一种新型、高效的教学方式，很好地弥补了传统教育的不足，也推动了高等院校的教育改革[6]。通过精品课程网站，学生可以跳出传统教学在时间、空间上的制约，通过网站复习课堂上的知识，利用网站上的资源进行更深层次的学习，还可以与老师留言交流。精品课程网站逐渐成为了运用互联网技术改善教学质量、增进师生间交流的一种有效方式。

微波技术是研究微波信号产生、放大、传输、发射、接收、变换及测量等技术的学科，在卫星通信、移动通信、雷达、微波遥感等领域得到了广泛的应用。“微波技术”作为一门重要的专业基础课，是后续“移动通信”、“微波通信”等课程的重要基础。“微波技术”课程涉及到电磁场理论和微波网络系统以及天线技术，内容广泛，理论性强，信息量大，所用到的高等数学、物理学、电磁场与电磁波等知识较多，是电子与通信相关专业比较难学的一门专业基础课。

目前，传统的微波技术教学存在一些问题。首先，教学方法比较单一，大多数时候还是采用课堂上ppt讲解和板书的授课方式，这有助于进行严谨的理论推导，但讲课效率却无法充分提高；其次，在有限的课堂教学中仅能将基本的概念、原理、方法教给学生，而对微波技术的发展前沿，更深层次的知识点，发散性、探索性的问题涉及较少。建设《微波技术》精品课程网站是配合教学现状，进行网络教学改革的实践。将网络教学与课堂教学有机结合起来，是对以现代信息技术为基础的新型教学方法和教学模式的探索。能够充分发挥学生学习的积极性和自主能动性，从而提高教学质量。

本教研组运用新型的Web前后端技术，采用B/S（浏览器/服务器）架构，使用近年来新兴的Node.Js搭建后端服务器[7]，使用Nosql数据库MongoDB做为数据库，使用jquery、Bootstrap等前端类库和技术搭建一个性能、体验良好的《微波技术》课程网站[8]，并采用响应式设计进行多终端适配，使网站适应PC、手机等不同尺寸的设备。该网站不但丰富了该课程的教学手段，而且改善了教学质量，增进了同学与老师之间的沟通与交流。

五、结论

本文分析了“微波技术与天线”课程的内容特点及教学难点，并对传统教学方法提出了一些改进措施。通过合理安排教学内容及运用多媒体技术来提高教学质量。同时，开发和建立了相应的课程网站，该网站为学生提供观看视频课程、资料下载、查看老师文章、向老师留言提问等功能，为老师建立一个后台管理系统，提供文章的和管理、视频资源上传、回复学生留言等功能，有效提高了该课程的教学质量。

参考文献：

[1]袁海军，马云辉，刘咏梅，等.《微波技术与天线》课程教学中理论性与工程应用性的结合探讨[J].科技资讯，2012，（24）：169-170.

[2]夏祖学，李少甫，胥磊.《天线与微波技术》课程的教学改革研究与实践[J].实验科学与技术，2013，（06）：49-51.

[3]蒋铁珍，廖同庆.《微波技术与天线》教学：与工程应用相结合[J].教育与教学研究，2014，28（06）：78-80.

[4]李新营，曹雪.《微波技术与天线》教学的研究与探讨[J].物理通报，2014，（12）：25-27.

[5]李素萍，吴伟.《微波技术与天线》课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2011，（08）：108-109.

天线技术论文篇（4）

 

引言

微带天线作为一种新型的天线，与普通天线相比，具有不可替代的优势。它具有体积小、重量轻、平面结构等特点，可以很容易地与导弹和卫星等结合。此外，微带天线也有结构紧凑，性能稳定等特性，易于使用的印刷电路技术和大批量制造技术。因此，微带天线以其独特的优势得到在无线通信系统更广泛的应用。近年来，许多研究人员通过努力研究了多种天线技术来克服或减少微带天线一些不足之处[1~3]。然而，以上这些天线定向性不能满足无线通信的要求。因此，有必要研究低成本、高增益的WiMAX阵列天线。

本文提出了一种用于WiMAX的新型微带阵列天线。天线采用独特的布局，包括两层辐射带，该天线提供了一个由5.3至5.9GHz的带宽，能很好应用于WiMAX通信系统中。

一.天线结构

蝶形微带阵列天线结构如图1所示，天线的辐射单元包括两个对称的印刷带。天线的上层辐射带包括八个辐射单元，辐射单元的长度为a=10mm，宽为b=8mm，底部辐射带结构与顶层相反。微带天线的尺寸354mm×50mm。两层辐射层均印制在teflon基体上，其介电常数为2.65，厚度为1mm。上下两层对称的辐射单元与相邻的馈线网络单元连接，结构形状如同蝶形。科技论文，微带天线。科技论文，微带天线。

图1 蝶形微带阵列天线结构

二. 仿真与实测结果分析

制作的微带阵列天线如图2所示，天线的测量结果由R3765CH网络分析仪给出。科技论文，微带天线。图3~5为微带天线仿真与实测辐射模式。科技论文，微带天线。仿真结果（虚线）与实测结果（实线）相对应。从图3~5中可以看出，仿真与实测结果一致。阵列天线在5.3GHz时，E面的最大增益达到22.14dBi。良好的定向性能。所测天线在5.9GHz时H面半波束宽度达到最大，为105.44°，增益为6.53dBi。以上辐射模式结果表明在整个频段内天线具有较好的辐射效率，同时天线具有重量轻，低剖面，易于平面电路集成等特点。

图2 阵列天线的照片

图3远场辐射模式，f=5.3GHz

图4 远场辐射模式，f=5.5GHz

图5 远场辐射模式，f=5.9GHz

三. 总结

本文提出了一种16单元的蝶形振子阵列天线，所测天线在驻波比小于1.45时带宽为5.3~5.9GHz。科技论文，微带天线。天线在5.3GHz时E面的最大增益为22.14dBi，H面在5.9GHz时最大波束宽度为105.44°。科技论文，微带天线。测量结果表明该天线能够满足WiMAX频段通信要求。

参考文献

[1]Z.Du,K.Gong,J.S.Fu.Anovelcompactwide-bandplanarantennaformobilehandsets.IEEEtransactionsonantennasandpropagation,2,2006:613~619.

[2]H.Wang.X.B.Huang,D.G.Fang.AsinglelayerwidebandU-slotmicrostrippatchantennaarray.IEEEantennasandwirelesspropagationletters,7,2008:9~12.

天线技术论文篇（5）

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0046-02

1 引言

随着无线通信的迅速发展，如何利用有限的频谱资源提供高速率、高质量的移动通信服务已成为关注的重点。常规的单天线收发通信系统已经无法解决新一代无线通信系统的大容量、高可靠性的需求问题，面临着严峻挑战。结合空时处理技术的多输入多输出（MIMO）技术，能成倍的提升系统容量和可靠性无需增加系统带宽[1]。

2 MIMO技术概念

MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。MIMO技术实质上是为系统提供空间复用增益和空间分集增益，目前针对MIMO信道所进行的研究也主要围绕这两个方面。

2.1 MIMO技术的发展

MIMO无线通信技术是天线分集与空时处理技术相结合的产物，它源于天线分集与智能天线技术，具有二者的优越性，属于广义的智能天线的范畴。

MIMO的早期概念在70年代就被提出了；1985年，贝尔实验室的Jack Salz和Jack Winters发表了波束成型（beamforming）论文；1993年，Thomas Kailath和Arogyaswami Paulraj提出了利用MIMO的空分复用（Spatial multiplexing）概念；1996年， Gerard J. Foschini提出了贝尔实验室分层空时 （BLAST ： Bell laboratories layered space-time）技术；1998年，贝尔实验室演示了第一台空分复用实验室原型机；2001年后，多家公司开发出了基于MIMO技术的WiFi或WiMAX商用系统；至今，所有第四代移动通信（4G）候选标准（例如LTE-A，WiMAX等）都将采用MIMO技术。

虽然MIMO技术已取得了一定程度的发展与进步，但是MIMO技术的理论结合实践应用还是存在一定的差距，因此对 MIMO 技术的深层次研究，对 MIMO 技术的发展有着重要意义[2]。就目前看，MIMO技术还需要在下面几个问题上深入研究与发展：（1）信道建模和信道容量的问题。（2）信号设计及处理问题。（3）MIMO 技术在4G网络中的应用和发展。（4）有效解决MIMO技术中多径效应的方法与措施。

2.2 MIMO系统原理

多输入多输出（MIMO）系统是指在通信链路的两端均使用多个天线的无线传输系统[1]。的MIMO系统框图如下图1所示。

发送端有根发送天线，接收端有根接收天线。其中表示来自第根发送天线的信号，表示从第根发送天线到第根接收天线的信道衰落系数，表示第根接收天线的信号。

假设MIMO系统信道模型为分组衰落模型，信道矩阵元素服从独立同分布的复高斯型瑞利衰落。此时MIMO系统模型可表示为：

其中是×1维接收信号向量，表示向量信道矩阵转置，H是×信道矩阵，是×1维发射信号向量，是×1维噪声向量。

2.3 MIMO关键技术

MIMO技术的关键技术通常是指空分复用、空间分集、波束赋形、预编码[2]。

（1）空分复用（Spatial Multiplexing）：

是利用多天线通过多个独立的空间信道同时发送多个独立的数据流。在发射端，高速率的数据流被分割为多个较低速率的子数据流，不同的子数据流在不同的发射天线上在相同频段上发射出去。Foschini等人提出的“贝尔实验室分层空时”（BLAST：Bell laboratories layered space-time）技术是最早提出的空分复用方法。空分复用基本框图如图2所示。

（2）空间分集（Spatial Diversity）：

是将信号在多个独立的空间信道中传输，并在接收端对多份接收信号进行处理，从而减轻深衰落的影响，有效降低错误概率，提高系统可靠性。空间分集可分为接收分集和发射分集。LTE的多天线发送分集技术选用SFBC（Space Frequency Block Code）作为基本发送技术，图3为SFBC发送分集基本框图。

（3）波束赋形（Beam-forming）：

是一种基于天线阵列的信号处理技术，由多根天线产生一个具有指向性的波束，将能量集中在传输的方向上，以控制发送（或接收）信号的方向。原理：对多天线输出信号的相关性进行相位加权，是信号在某个方向形成同相叠加，在其他方向形成相位抵消，从而实现信号增益。

（4）预编码（precoding）：

主要是通过改造信道的特性来实现性能的提升，是支持多层发送的广义波束成型技术。预编码对多个数据流采用各自不同且联合计算的预处理矢量，以使总链路吞吐量达到最大。在多用户系统中，基于最大均方差（MMSE）或迫零（Zero-forcing）的预编码是最常见的线性方法，可以以有限的复杂度达到较好的性能。

以上 MIMO 相关技术并非相斥，而是可以相互配合应用的，如一个 MIMO 系统即可以包含空分复用和分集的技术。

2.4 MIMO的信道容量

传统SISO系统在加性高斯白噪声信道中的信道容量[4]（香农定理）：

bps/Hz，是接收端平均信噪比

MIMO系统在平坦衰落信道中的信道容量上限：

bps/Hz，M是接收天线数，N是发射天线数，是每根接收天线的平均信噪比，H是M×N阶的信道参数矩阵。

MIMO信道可以看成由个并行的信道或者本征模组成，因此整个MIMO信道的容量就是所有子信道容量之和。从理论上看，由于每个子信道都可以具有香农容量极限，所以，当发送/接受天线阵都具有良好的非相干性时，整个MIMO信道的容量可以显著提高。

3 MIMO的应用与标准化进展

MIMO技术已经成为无线通信领域的关键技术之一[5]。在无线宽带移动通信系统方面，3GPP已经在标准中加入了MIMO技术相关的内容，B3G和4G的系统中也应用了MIMO技术[3]。在无线宽带接入系统方面， 802.16e、802.11n和802.20等标准也采用了MIMO技术。在其他无线通信系统研究方面，如超宽带（UWB）系统、感知无线电系统（CR），也在考虑了MIMO技术。

随着MIMO技术日趋成熟，并向实用化迈进，国际上很多研究机构已不断推动MIMO技术的标准化进程，包括：MIMO无线传播信道模型的标准化和MIMO技术的标准化。

第三代合作伙伴计划（3GPP）将MIMO技术纳入了 HSPA+标准（R7版本），HSPA+中的MIMO采用的是2×2的天线模式。3GPP 组织在基于LTE R8和LTER9上一步研究和开发LTE R10。增强的下行MIMO是LTE-Advanced的关键技术之一，与LTE R8相比，不仅扩展了天线还引入了很多优化的机制。

4 结语

MIMO技术是无线通信领域近十年来重大的技术突破。目前MIMO与OFDM技术的结合，MIMO与新的自适应技术的结合，MIMO关键技术之间的结合和切换等都成为现在研究的热点，另外在LTE/LTE-A中不同场景下采用不同的技术可以得到不同的性能[6]，这势必会推动MIMO技术的进一步发展与应用。日后我们应对 MIMO 技术进行更深一步的研究和探讨，以促进 MIMO 技术的不断完善。

参考文献

[1]吴秋莹.MIMO技术在LTE系统中的应用及发展[J].信息技术，2012.

[2]董冰.论MIMO技术在LTE系统的应用与展望[J].信息通信，2012.

[3]卢敏.MIMO技术在LTE-A系统中的应用[J].科技信息，2012.

天线技术论文篇（6）

中图分类号：TN911.3 文献标识码：A

文章编号：1004373X(2008)0503703

Technology Route and Research Present State of MIMO Wireless Transmission Diverisity

and Coding Technology Based on Complex System Self-organizing

XIAO Hailin NIE Zaiping2

(1.College of Information and Communication,Guilin University of Electronic Science and Technology,Guilin,541004,China;

2.College of Electronic Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu,610054,China)

Abstract：Space-time coding technolgy is proposed by combing space diversity and coding modulation technology to obtain diversity and coding gain,and excellently resist fading performance.Traditional space-tiem coding and Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) technique exploit space diverisity through multple transmit receive antennas.However,due to the size of a mobile and carrier frequency consrraints,achieving space diverisity though multiple antennas may not be possible.Cooperative deversity has recently emerged as an alternative way to achieve diversity and coding gain,which has not feedback of Channel State Information(CSI),dynamic resource allocation is proposed,and also improve end-to-end communication quality of service and channel capacity.

Keywords：complex system;self-organnization;cooperative diversity;cooperative coding

1 引 言

随着移动通信业务规模和种类的迅速发展，如何有效地利用相对贫乏的频谱资源提供更高质量、更高速率的通信服务是亟待解决的难题。最近Foschini等学者从理论和实验上验证了移动通信两端应用多天线收发(即MIMO技术)，可充分利用信号的空间特性，明显改善通信质量和频谱利用率，在学术界和工业界引起了高度的重视。

MIMO技术虽然被认为是解决现有无线通信瓶颈，提高通信容量和通信质量的关键技术，但由于MIMO信号的传输机制复杂度，严重限制其工程可实现性。另外，复杂的无线通信环境也加大了MIMO技术的工程实现难度。

基于复杂系统自组织MIMO无线传输分集和编码技术，能对抗复杂多变的无线通信环境，继而显著改善系统性能，能从物理的角度解释信号复杂传输机制，获得分集增益，无需通过信道反馈信息，动态分配资源,提高了端到端的通信服务质量(QoS)和信道容量。

2 基于复杂系统自组织MIMO无线传输分集和编码技术研究现状

近年来，基于多发多收天线技术[1，2]的MIMO矢量传输方法提供了从根本上提高无线通信系统信道容量和频谱利用率的新途径。然而，与常规单天线收发通信系统相比，MIMO通信系统中多天线的应用面临大量亟待研究的问题。

2.1 多天线分集系统理论研究

天线分集是一种对付移动通信衰落的有效技术，其基本原理在于经历不同衰落的多径信号仅仅是部分相关的，他们同时处于深衰落的概率很低，适当合并他们则可能提高链路的可靠性，从而提升传输的数据速率或降低系统的发射功率。决定分集性能的重要因素是分集支路之间的相关性，为获得良好的分集性能[3，4]，要求该相关性系数低于0.7。天线分集主要包括空间分集、极化分集和角度分集，他们分属于天线分集中的空间、极化与角度维，实际中难以独立应用各维，而是多维联合应用。如何协调分集技术，降低信号空域相关性，提高信息的传输速率是信息论方法研究还未解决的难题。

2.2 空时编、解码与处理

空时编、解码与处理是实现MIMO的关键技术[5-8]，传输信息首先经空时编码形成多个数据子流，由多天线发射阵的各天线并行发射出去，经无线多径信道传输后，多天线多通道接收机将多路接收信号空时处理算法分离数据流并解码，以实现近于最佳的处理。典型代表为空时格形码和空时分组码。空时网格码要求矢量Viterbi算法译码，设备相当复杂。空时分组码提供的分集增益和空时网格码一样,都与发射天线数相等，不足之处是提供的编码增益最小，甚至为0。除这两种编码外，还有几种先进的空时编码，如线性扩展码、正交空时分组编码(OSTBC)、线性扩展空时码以及Turbo编码等。然而，至今还不清楚究竟哪种编码最好、采用哪种编码技术对接收数据解调和译码效果最佳。

天线技术论文篇（7）

中图分类号：TN948.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）05-0000-00

1 广播发射天线技术的基本概述

广播发射天线技术的应用离不开发射天线，发射天线在广播发射天线系统中处于核心的地位，是广播天线发射技术应用的基础。一般情况下，发射天线的基本性能主要分为以下几个部分。

1.1天线的极化方式

极化主要是指随时间变化而不断变更运行轨迹的电场矢量端点状态。矢量空间里，极化波即为状态不变的电磁波，并且根据波与地面的相对方向关系又分为水平极化波、垂直极化波与斜线极化波，电磁波与低迷保持平行的情况下即为水平极化波，保持垂直关系的情况下即为垂直极化波，而与地面方向相对倾斜的又称斜线极化波。如果从电磁波传播方向角度来考虑，顺时针传播的称之为右旋极化，相反，逆时针传播的即为左旋极化，以椭圆作为运行轨迹的则称为椭圆极化。另外，在电场矢量周期中，传播方向垂直于一个平面内，电场矢量端点的运行轨迹以圆的形式呈现，又被称为圆极化。

1.2天线的输入阻抗

天线的输入阻抗主要能反映终端输入电压和电流的比值情况，当天线输入阻抗作为纯电阻且相当于馈线的特性阻抗时，即为天线与馈线连接的最佳状态。主要是由于在一般情况下，馈线的终端无法大功率功率放射，而天线的输入阻抗和电磁波频率的变化都相对稳定，无明显变化。另外，天线匹配工作的主要职能就包括消除天线输入阻抗分量，其匹配的优势主要可以通过放射系数和行波系数等主要参数来衡量，无论选择哪一种系数来衡量，都能在匹配过程中发挥其特有的功能。

1.3天线的主瓣

在天线主瓣中包含了几项内容，波瓣宽度描述的是主板中功率密度是最大值一半的夹角；主瓣指的是辐射在最大方向上的波瓣；副瓣指除去方向图中所有主瓣以外的波瓣；副瓣电平表述的是主瓣的最大功率和副瓣最大功率之比的分贝值；前后比则是方向图中的数学表达。

2广播发射天线技术的基本原理

广播发射天线技术是利用广播发射天线来实现数字信号的传输、接收及转换的技术，下面以中波发射天线技术来对其原理进行简单的介绍。中波发射天线主要受气本身的结构及性质制约，另外其垂直极化波的设置一定要比发射的极化波水平小。通过中波发射天线技术的设置，实现稳定的地波传播，提高抗干扰能力。相比较中波发射天线技术而言，短波发射天线技术的原理与之有很大的相似之处，但是由于短波发射天线技术主要是针对于传播距离比较远的国际传播，因此在设置上与中波发射天线技术有些许不同。

3广播数字化技术的概述

近年来，数字化技术作为一种高效率、高精度的广播、电视信号传输技术，越来越受到人们的青睐。广播数字技术又可称为数字音频广播技术，其主要以数字技术作为基本理论基础，其中包括音频编码、压缩、信道编码以及数字调制、传输等数字技术，为数字音频的采集、制作以及传输提供了便利，并建立了相应的数字化处理的广播系统。在传输方式方面，归属数字音频广播包含了卫星广播、地面广播等其他传输方式。其中，卫星广播主要是通过地球站与卫星下行广播之间的传输线路进行数字信号传输，为广大用户提供数字音频广播节目；而地面广播则主要是通过地面发射台站进行数字信号发射的传输方式。另外还有如数字电视伴音、网络广播等其他数字信号传输方式。

4广播发射天线技术的应用

在信息时展进程中，需要与时俱进的发展广播发射天线技术，加快社会信息化发展。将广播发射天线技术应用到实际生活中，将广播电视普遍发展在普通群众之中，而非局限于大中型城市数字电视安装，在满足群众生活和精神需求基础上，进一步扩大数据的传输范围。在广播发射天线技术传播的最大阻碍是信号干扰问题，优化和改进发射技术，改善通信宽度、实现传输信号保真度和传播效率。

广播发射天线按结构分为缝隙天线、矩阵天线和蝙蝠翼天线三个类型。缝隙天线是在导体面上进行开封形成的天线，也被成为开槽天线，标准的缝隙天线形状是长条形，长度一般为半个波长。在跨接形式应用发展上，缝隙天线可以完成在窄边的馈电传输，所以常常被应用在微波波段电子对抗，也被广泛应用在电子对抗，雷达、导航、通信传输设备、高速飞行器等信号系统上。需要注意的是，波导缝隙天线结构进行编辑，就可以实现特定使用的口径场分布。蝙蝠翼天线也被称为正交振子天线，其原理是利用物理特性完全相同的、同时正交的、的不同的两个形式正交振子天线，形成大小相同的对称振子机理电流，其常用振子是半波振子，其应用范围也最为广泛。

广播发射天线和电视行业技术应用中，广播发射功率瓦数增长速度很快，天线高度也发生着重大改变，增加每单位高度，对于天线安装和技术维护管理都增加一个难度。发射天线假设高度增长，高风速破坏力也会加强，自然条件影响力就越厉害。其中，高风速因素会影响到广播发射天线稳定，长时间还会损坏天线部件，使用寿命大大下降。不仅如此，高温、暴雨、长时间强光直射等，都会影响天线绝缘材料和金属材料使用效果，所以发射天线需要加强管理制度。

5结语

基于对广播电视发射天线技术、广播数字化技术以及对天线技术的基本原理的深入探讨，得出技术的关键因素，为我国广播电视发射天线技术的不断发展及技术创新提供了充足的理论依据。进而进一步推广我国广播发射天线技术的应用，促进我国广播行业的发展。

参考文献

[1]丁友志.广播电视发射夭线技术维护常见故障及对策[J].科技资讯.2013（6）8-9.

天线技术论文篇（8）

引言

多天线技术（MIMO）是LTE系统的关键技术之一，通过与OFDM及技术结合应用，能够对空、时、频多维信号进行很好的联合处理和调度，使系统的灵活性和传输效率大幅度提升。TD-LTE系统集成了TDD的固有特点和优势，能够很好的满足非对称移动互联网业务应用的需求。随着LTE上涌进程的不断推进，全球各大电信运营商已经大面积部署LTE网络，大部分FDD运营商采取了将LTE和3G系统共同部署的策略，基站主要采用2天线，而TDD运营商为了将TDD技术的优势充分发挥出来，其基站主要采用4天线和8天线技术，因此，需要充分了解不同天线技术各自的特点，从而为TD-LTE的实际部署和后续发展提供依据。

一、多天线技术

多天线技术是一种统称，根据实现方式的不同可以分为天线分集、波束赋形以及空分复用三种[1]。从LTE的发展过程来看，最基本的LTE MIMO形式采用了两端口的2×2形式。因此，多天线技术在TD-LTE系统中的发展及应用对于TDLTE的发展发挥着非常重要的作用。最优的MIMO算法对于不同的天线属配置来说存在一定的差异。

在TD-LTE系统中，常用传输方式主要包括TM2、TM3、TM4、TM7以及TM8，其中2天线主要采用的传输模式包括TM2、TM3和TM4；8天线除了支持2天线支持的传输模式之外，还支持TM7和TM8，其中TM8模式为R9支持技术[2]。表1给出了2天线和8天线的上下行对天线模式的支持能力。从表1来看，在上行上都是采用MIMO的分集模式，下行由于采用了模式间的自适应技术，当信道条件较好时会采用双流技术，而当信道条件较差时，则采用了单流技术。

二、2/8天线性能对比

2.1 2/8天线下行信道性能对比

表2给出了2/8天线SU-MIMO的系统性能对比数据，基于3GPP Casel-3D场景进行仿真，2天线采用TM4模式，8天线采用TM8模式，均支持单双流自适应。

从表2中的数据来看，8天线相对于2天线来说，平均频谱效率的增益达到了19%，边缘频谱效率的增益达到了22%。8天线的性能增益主要是由于其本身的空间自由度更高，能够形成更窄、指向性更强的波束，使有用信号提高，干扰也大幅降低。同时2天线通过终端反馈码本的方式存在码本量化损失，而8天线通过信道互易性得到的信道进行矩阵分解，可以得到更加准确的预编码向量。

由于8天线相对于2天线来说具有更大的空间自由度，因此8天线能够对MU-MIMO进行更好的支持。表3给出了8天线的SU-MIMO和MU-MIMO的性能对比，其中SUMIMO采用了单双流自适应技术，MU-MIMO则采用了2用户配对的单流技术。从表中的数据能够看出，MU-MIMO相对于SU-MIMO的平均频谱效率和边缘频谱效率均有15%左右的提升。8天线MU-MIMO模式下，用户配对准则以及用户之间的干扰消除的预编码算法会在较大程度上影响传输性能。

2.2 2/8天线上行信道性能对比

从上行链路的性能来看，8天线相对于2天线具有更大的接收分集增益。同时，8天线的空间自由度优势方便基站通过更具优势的接收算法来提升处理增益。表5给出了2/8天线系统上行仿真性能对比，仿真基于理想的信道估计。

接收端通过采用8天线和基于MMSE的干扰消除接收算法，8天线在平均频谱效率以及边缘频谱效率均有50%以上的增益效果，尤其是边缘频谱效率的增益接近80%左右。因为8天线具有很好的干扰消除性能，因此8天线的基站上行引入MU-MIMO技术能够进一步提升系统性能增益。

三、8天线在产品实现中的挑战

从前文的分析来看，基于8天线和2天线在物理实现、器件性能方面基本保持一致[3]。但是在实际产品实现方面，两者之间存在一定的差异，比如天线增益，这些对会对网络的实际上下行性能产生不同程度的影响。TD-LTE基于信道互易的8天线技术方案存在一定的问题。基于用户反馈码本的多天线方案，需要对上行容量进行充分的考虑，因此，一般会选择较粗的时频颗粒度进行反馈。但是在TDD系统中，基站能够通过上下行信道互易性获取上下行信道信息。因此，在预编码计算的过程中不会受到码本量化带来的影响。当硬件处理能力较高时，甚至能够实现所有物理资源块的波束赋型矩阵的计算，这能够使得波束赋型与信道条件之间的匹配程度进一步提高，从而促进波束赋型技术性能的进一步提升。

四、结语

TD-LTE继承了TDD的优势和特点，具有较高的灵活性和性能。通过论文的分析可以看出，8天线相对于2天线在平均频谱效率和边缘频谱效率具有更好的性能，同时8天线的MU-MIMO比SU-MIMO在平均频谱效率和边缘频谱效率具有更好的性能。因此，8天线能够更好的发挥空间和复用和干扰抑制方面的优势，能够进一步提升TD-LTE系统的性能。

参 考 文 献

天线技术论文篇（9）

1 引言

天线专业有史以来，出现过的方向图远场测量最小距离准则有三个，分别是：R≥2D2/λ、R≥2（D+d）2/λ、R≥2（D2+d2）/λ。其中，R是收发天线之间的最小距离准则要求，λ是工作波长，D是被测天线的最大口径尺寸，d是源天线的最大口径尺寸。在不同的文献中，上述公式的字母和符号选择可以不同，且根据天线互易定理，所分析的被测天线对象可能处于接收状态，也可能处于发射状态，源天线也是如此。凡此种种，并不影响分析和推导，故下文概不作分辨。

天线的远场测量技术起源于上个世纪初，已逾百年。在二战之后，远场测量的技术原理已臻完善，至今并无创新。早在1947年，贝尔实验室的天线专家们了天线测量文献，以π/8的口径平方率相差为条件，导出了2D2/λ为远场测量的最小距离准则[1]。三十余年后，天线泰斗Hansen在1984年的文献[2]中对远场测量最小距离准则作了相关结论：“2D2/λ远场距离准则的应用由来已久，它在被测天线口径上产生π/8的平方率相差，对-25dB副瓣量级的方向图测量误差是忽略不计的，对方向性系数（增益）的测量误差在0.1dB量级……。”如今，移动通信基站天线的方向图第一副瓣仅在-20～-13dB量级范围，远远没有越过Hansen的-25dB副瓣量级。因此可以预计，采用2D2/λ作为移动通信基站天线远场测量最小距离准则的条件应该是充分的。

与此同时，半个多世纪以来，英文版的天线教科书也是以2D2/λ作为方向图远场测量最小距离准则，最具代表性的如Kraus[3]、Balanis[4]、Stutzman和Thiele[5]等多位天线泰斗所著的三套天线教科书。

另外，权威专业组织国际“IEEE天线术语定义标准”[6-10]，从1969年到2004年，历经数次修订，始终选择2D2/λ作为最小距离准则；同时，相应的“IEEE天线测量方法标准”也是一直采用该准则，详见2008年修订版[11]。

然而，在1947年的文献[1]之后，Rhodes[12]撰文在1954年指出，实际的源天线口径d并非无穷小的点源，由此远场测量最小距离准则应该修改为2（D+d）2/λ。尽管这一准则后来并未获得普遍采用，但业界的确同时存在这两种声音。直到1989年，Uno和Adachi发表了长篇文献[13]，结合理论分析、数值仿真以及大量的天线测量比对，证明了：哪怕是口径d的尺寸增大到与D一样，远场距离准则依然是2D2/λ，而且采用2（D+d）2/λ作为准则反而是不恰当的。更为惊奇的结论是，Uno和Adachi还证明，当d越大但同时只要d不超过D时，在2D2/λ的同样测量距离上得到的方向图副瓣的误差较d=0时的情况反而会更小。至于Rhodes[12]的文献，观察后很容易发现2（D+d）2/λ准则的推导其实是足够充分的条件但并不必要。此后至今，西方世界的2D2/λ准则始终是唯一的声音，没有改变。

在中国，天线测量研究的起源时间介于Rhodes的1954年与Uno & Adachi的1989年之间，标志性的著作是毛乃宏教授1987年出版的《天线测量手册》[14]，其中公式（1.18）引用了Rhodes 1954年的2（D+d）2/λ作为准则。此后相当长的时期，中国相关的天线教科书和相关的天线标准制订，主要引用2（D+d）2/λ公式作为最小距离准则。例如，1988年的国家标准《GB 9410-1988移动通信天线通用技术规范》[15]特别注明：当d>0时，需要采用2（D+d）2/λ；1996年的国家军用标准《SJ 20583-96宽带天线通用规范》[16]和2000年的通信行业标准《YD/T 1059-2000移动通信系统基站天线技术条件》[17]也都是采用2（D+d）2/λ作为准则；2000年的教科书《天线技术》[18]也是如此选择距离准则。

2（D+d）2/λ准则的废除来自通信行业标准《YD/T 1059-2000移动通信系统基站天线技术条件》[17]在2004年的修订版[19]。由于在长期的测量应用中发现，采用2（D+d）2/λ测量GSM 960MHz频点的基站天线时，较大口径的被测天线尺寸达到D=2.6m，源天线尺寸达到d=0.86m，于是采用2（D+d）2/λ可计算出R=77m；即使典型的被测天线口径尺寸为2.0m时，测量距离也达到R=53m。相比之下，采用2D2/λ距离准则的结果分别是R=44m和26m。照此推算，收发距离R=53～77m的远场测量暗室的土建长度尺寸需为70～90m，建筑净空跨度和高度需为35～45m，满足这样条件的远场测量暗室的造价将是一个天文数字，目前在全球移动通信领域尚未见到。而R=26～44m的远场测量暗室经过努力是可以实现的。2004年，标准YD/T 1059在第二次修订[19]时，包含天线测量专业著名学者在内的修订版专家组成员一致同意，将最小距离准则修订为2（D2+d2）/λ。此后，其他相关天线标准在修订和制订时，例如参考文献[20]、[21]所指的标准，一律仿效2（D2+d2）/λ作为新的远场最小距离准则。显然，该准则的推出，其条件的严酷程度介于前两个准则之间，缓和了两方面的矛盾，但缺乏合适的理论依据支撑。

近年来，国内天线专业很关注这一问题。在王小谟、张光义两位院士主编的16册《雷达技术丛书》中，其2005年出版的第3分册《雷达天线技术》[22]指出：准则R≥2D2/λ是正确的，准则R≥2（D+d）2/λ是不合适的，相当于将1989年Uno和Adachi的IEEE文献的结论再次作了强调。至于近年来在国内出现并应用的准则2（D2+d2）/λ，只是短暂平衡各方矛盾的一时之选。

近30年来，中国的移动通信应用高速发展，推动了基站天线的发展，相应的天线远场测量也焕发了新的生命。在基站天线测量中，源天线尺寸d几乎具有与被测天线尺寸D相比拟的量级，在笔者所查阅到的参考文献中，尚未见到对于d对距离准则影响的严格分析，这一问题讨论的学术意义和工程应用意义十分重大，下文将予以深入的分析研究。

2 源天线尺寸d对远场测量最小距离的

影响

先从第一种简单的情况开始，如图1所示：

图1 理想的单点源作为发射天线

假设O点的源天线尺寸是d=0的理想点源，被测天线AB的口径尺寸是D，源天线至被测天线口径中央C点的测量距离OC等于R，至边缘A点的距离OA等于（R+ΔR）。根据勾股定理，有

（1）

等式两边开方，可精确求解ΔR：

（2）

另外，等式（1）左边可展开为3项，实际应用中R>>D，导致ΔR相比D和R来说是小量，其中的（ΔR）2项属高阶小量，可以忽略不计，由此得到ΔR的近似数学解：

（3）

进一步从公式（3）可得到被测天线口径上照射的最大相位差为

（4）

当ΔR取λ/16长度的时候，相应的波程相位差是22.5?（即π/8弧度）。此时，可以非常简单地选取符合实际的D和R分别代入式（2）与（3），进而会得到两种相应的Δφmax，令两种结果选择性地靠近临界的22.5?，此时二者的相对差别将小于千分之一，也即绝对差别会小于0.02?，达到了精密的矢量网络分析仪测试相位所能分辨的最小极限。因此，下文一概以式（3）、（4）作为简化的解析解结果，在工程上不会影响公式的精度。

按照行业公认Δφ取π/8弧度的要求代入式（4），得到的R即为远场最小距离准则

Rmin=2D2/λ （5）

现在考虑第二种稍微复杂的情况，如图2所示：

图2 间隔为d的双点源作为发射天线

二者的差别在于：单点源天线O改为双点源天线P和Q，彼此相距为d，P和Q呈对称设置，与被测天线的最近距离都为R。下面推导P和Q双点源同时作用于A点合成后的平方率相差。首先，直接借用公式（3）的推导，得到：

（6）

（7）

（8）

（9）

需要注意的是，上述公式借用了式（3）的近似解析解，隐含着R>>（D+d）且（D+d）>>ΔR和（D-d）>>ΔR条件的成立，符合应用中的实际情况，否则不在本文的讨论范围之内。另外，上述公式中的ΔR是PA或者QA相对于R距离的波程差值，并不是相对于P点或Q点到达C点的距离的差值。

公式（6）—（9）代表了来自P和Q两个矢量场的相位部分，两个矢量场可记为EP和EQ，需要叠加。为了直观、清晰和简便，此处采用图解法进行场的叠加，如图3所示：

图3 2个矢量叠加的作图法求解

以下继续推导，设矢量EP和EQ分别为：

（10）

（11）

得到叠加后的合成场

（12）

其中，合成场的幅度为|EA|=2cos{[（Δφ）Q-

（Δφ）P]/2}，在（Δφ）Q和（Δφ）P差别很小时，|EA|近似为2（有待归一化）；否则，|EA|小于2，并将引起一定的幅度锥削，这是远场测量的特征，不影响本文的分析和推导，此处不予探讨，详情可参见《天线测量手册》[14]。

合成场的相位差为（Δφ）A=[（Δφ）Q+（Δφ）P]/2，即

（13）

参照上述方法，令D=0代入式（13），可得到P和Q双点源到达中央C点的合成场的相位差

（14）

重复上述过程，设X使得0

（15）

可见，式（15）与式（4）完全相同，也即P、Q双点源对应的最小距离准则与单点源O的结果一致，即为本文的公式准则R≥2D2/λ。

以此类推，将P、Q双点源的间隔改为Y=[（i-0.5）/N）]*d，令i=1，2，…，N，可得到N组双点源Pi和Qi，重复式（6）—（15）的推导N次，每一次的结果将保持与式（15）的一致。于是，应用叠加原理，将所有的N组双点源场进行合成，可以理论模拟出口径为d的连续源天线发射，最终在被测天线口径D上得到的最大相差依然是式（15）的结果，也即最终导出的远场距离准则依然是2D2/λ，与源天线的尺寸d无关。

3 结论

远场最小距离准则仍然遵循R≥2D2/λ，源天线的尺寸d不需要考虑，对于移动通信基站天线来说，该条件必要且充分，完全适用。

在一些特殊的天线测量领域，如第一副瓣低于-40dB量级的超低副瓣预警雷达天线，式子右边的系数2需要修正为6，即准则改为R≥6D2/λ，但仍然与源天线的尺寸d无关，可参考文献[2]。

参考文献：

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天线技术论文篇（10）

一、短波宽带天线的技术现状

常用的几种短波宽带天线作以简介：（1）对数周期天线，采用天线的结构尺寸按一特定比例变换，天线电性能的变化保持很小，这样将使天线具有良好的宽频带性能。但是占用面积较大。（2）行波加载天线，它是利用导线天线末端接匹配负载来消除发射波而构成的，使天线上的电流分布变为行波分布，但缺点是增益较低 ，同时架设面积大。（3） 多点加载宽带偶极天线，通过多点加载阻抗，获得更宽的工作频带，应用宽带传输线变压器达到阻抗匹配，但偶极子每臂长度三十多米长，适合于地面架设。

二、短波宽带天线的设计分析与调试

基于现有的宽带天线技术，结合应用了多种宽带天线技术，利用各种不同技术的长处，从而获得具有宽带性能的天线。设计的新型短波宽带天线，主要采用了以下几种展宽频带的途径以及提高天线增益的方法。

（1） 加粗天线振子导体直径。（2）传输线变压器技术。（3）螺旋天线技术和阻抗匹配技术。（4） 磁环扼流技术。

由于同轴电缆属不平衡传输线，如将其直接连接，则同轴电缆的外导体（屏蔽层）就有高频电流流过（而按同轴电缆传输原理，高频电流是在电缆内导体流动的，外导体是没有电流的），这样就会影响天线的效率。 因此，就要在天线和电缆之间加入平衡不平衡转换器，把流入电缆外导体层的高频电流扼制掉。采用将电缆绕制并穿过高导磁率的磁环，可以有效的抵制电缆外导体的电流，提高天线的辐射效率。

三、结论

根据以上理论及实际调试，成功设计出了一种工作频率范围为5MHz～15MHz，天线体长度2.8m，天线总长度为3m的短波宽带鞭状天线。天线采用了传输线变压器及加粗天线振子导体直径展宽阻抗带宽技术，交叉螺旋天线技术提高天线增益，缩短天线长度，同时进行阻抗匹配；有效的控制了天线的总体高度，改善了天线的阻抗特性，拓宽天线的阻抗带宽；满足了使用要求。

参 考 文 献

天线技术论文篇（11）

在这里还有一个老生常谈的话题――技术分析。笔者一再强调不懂技术分析的一定要学，而且是认真地学。如果笔者和各位一样不懂技术分析，整天打听消息也就不会有上面说的精确点位，更不可能在长达多年的分析中对大盘走势有精准的判断。前几天某报一位记者对笔者进行采访，该记者对技术分析一点都不懂，他回去之后要发表文章时发短信让笔者讲一下目前大盘的情况，笔者就发短信给他，但因为这位记者不懂技术把我所讲的理解错了，并在报上发表了，题目是《今天可能要大跌》。笔者看了之后马上把所发的短信做成图片放在自己的网站上作出解释。这就是不懂技术的后果。目前来看，几十万户新股民加上一大群不懂技术分析的老股民，就是一群“被宰的羔羊”。5月30日开始的大跌就是最好的例子。如果会使用笔者线下阳线抛的技术方法，就能够轻松地避开此次的大幅下跌，更不会有账面上的5个跌停。