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助飞LTE基站覆盖的LTE小型化天线
2014年9月18日 15:49  CCTIME飞象网  

    烽火科技旗下的虹信通信是无线产业骨干企业,致力于深耕无线产业,协助运营商打造无处不在的无线网络。天线作为无线网络的重要组成部分,天线产业发展深刻影响无线产业发展。天线产业作为虹信公司重要产业支撑方向,虹信在天线产业做了大量投入。近期将释放大量小型化基站天线新产品。

    LTE基站天下为什么需要小型化

    1.减少风阻,减低建设成本

    天线小型化以后,风载面积降低,从而对铁塔的强度要求降低,进而降低运营商铁塔建设支出,有效的为移动运营商节约建设成本支出。

    2.节约天面资源;

    随着4G网络的加快部署,以及目前现存的2G、3G网络,几乎所有的移动通讯网络运营商都面临着同时运营多个不同频段网络的情况,不可避免出现需要使用多付天线的场景。在此前提下,小型化的基站天线在布置空间,风载等方面,均具有巨大的优势。可以有效的节约目前日趋紧张的天面资源。

    3.利于实现微基站的灵活布置;

    随着数据流量需求增加,基站数量也不可避免的增加,许多场景需要使用微基站进行流量分流,这种场景下,小型化基站可以有效的加快部署速度。

    4.便于进行天线美化;

    天线小型化以后可以有效的降低美化难度,让美化的形式更加多样化,有效降低运营商建站物业协调的难度,加快4G建设速度。

    基站天线小型化的实现方式

    1.辐射单元、移相器小型化设计;

    通过新的边界条件设计,可以使部分天线的振子高度降低,从λ/4下降到λ/8。通过填充高介电常数介质也可以实现移相器体积的小型化,这样可以在一定程度上降低天线的厚度。

    2.天线辐射单元共轴嵌套;

    天线辐射单元共轴嵌套技术是在多频天线的设计中通过将不同频段的辐射单元(通常其两个工作频段的中心频点呈2倍,或接近2倍的关系)重叠布置,与并排布置辐射单元的天线阵列相比,极大的提高了多频天线内部空间的利用率,以实现天线的宽度压缩。此外,天线辐射单元共轴嵌套的多频天线还具有水平波束偏移度小,方向图畸变小等优点。但与并排布置方案相比,其设计及实现难度更高,对于厂家的技术能力提出了更高的要求。

    3.共辐射单元分频馈电技术

    共辐射单元分频馈电技术是通过滤波器将频谱较为接近且互相留有间隔的子频段的两个馈电网络信号进行合路输出到同一个辐射单元,进而在一个宽频带天线中实现多个窄频段天线的功能,来实现天线的小型化。如下图中,分别在1710-1880MHz和1920-2170MHz的两个子频段设计馈电网络及移相器,利用滤波器将分别工作在1710-1880MHz和1920-2170 MHz的两个子频段的馈电网络合路输出到工作在1710-2170 MHz频段的宽频辐射单元,在原有2端口单频天线的空间内实现了DCS 1800MHz频段和UMTS 2100MHz频段的双频4端口天线的功能,并可以实现DCS和WCDMA独立下倾角调节,将4端口电调天线的宽度降低了50%。

    但是对于大部分采用阵列天线的基站天线来说这些方法具有一定的局限性,这是因为阵列天线的阵元个数和阵元间距是决定其方向图特性的重要参数,因此以上方法可以有效的降低基站天线的宽度和厚度,但是对于降低天线长度的贡献甚微,然而在大部分场景中,网

    络建设者更为关注天线的长度。

    4.提高辐射单元效率;

    在无源天线阵列的设计过程中是通过增加天线阵元的个数以提高天线的方向性,进而提高天线增益的,这也是相同频段相同波束宽度的条件下,天线增益越高则其长度越长的原因。天线的增益G、方向性系数D和其辐射效率具有如下关系:

    G=D×η

    常规振元单元增益多为5.5dBi。目前有部分小型化天线采用多层微带叠片的面辐射基理,将原有的线辐射机理变成了面辐射机理,不同于常规半波振子类型的天线,提高了天线振元的辐射效率,从而获得单元振元的高增益,提高振元增益,可以有效减少振元数量,从而缩短天线的长度。

    5.有源一体化天线;

    有源天线可以将RRU和基站天线紧密集合在一起,可以合理利用天线内部空闲空间安放RRU的各个模块,实现天线和RRU的一体化,进一步压缩天馈系统占用的总空间,同时降低连接损耗,减少功率损失,弥补部分小型化导致的增益下降。

    另外还有很多其他小型化的方法,例如:一体化美化天线等等多种降低天线体积的方法。

    随着LTE建设的深入发展,基站天线小型化显得越来越重要。天线长度的缩减方法将会是业界发展的重点方向。

    虹信公司在上述基站天线小型化技术上做了大量投入,预计2014年年底和2015年年初将释放大量小型化多制式基站天线产品。

编 辑:章芳
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