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5G天線技術說明文

今天，小編給大家講講5G天線技術。
 
過去二十年，我們見證了移動通信從1G到4G LTE的轉變。在這期間，通信的關鍵技術在發生變化，處理的信息量成倍增長。而天線，是實現這一跨越式提升不可或缺的組件。
 
按照業界的定義，天線是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導行波變換成在無界媒介(通常是自由空間)中傳播的電磁波，或者進行相反的變換，也就是發射或接收電磁波。通俗點說，無論是基站還是移動終端，天線都是充當發射信號和接收信號的中間件。
 
現在，下一代通信技術——5G已經進入了標準制定階段的尾聲，各大運營商也正在積極地部署5G設備。毋庸置疑，5G將給用戶帶來全新的體驗，它擁有比4G快十倍的傳輸速率，對天線系統提出了新的要求。在5G通信中，實現高速率的關鍵是毫米波以及波束成形技術，但傳統的天線顯然無法滿足這一需求。
 
電路特性與輻射特性是基站天線的重要表征指標,例如增益、波瓣寬度、前后比、駐波比、隔離度、三階互調等。隨著天線使用年限的增加以及間斷性的高功率輸入，則會使射頻路徑溫度急速升高，加速其材質老化、導致其輻射特性衰減而影響整個基站系統。
 
天線參數影響因素與網絡性能的關聯
 
5G通信到底需要什么樣的天線?這是工程開發人員需要思考的問題。
 
以信息技術為代表的新一輪科技和產業變革，正在逐步孕育升級。在視頻流量激增，用戶設備增長和新型應用普及的態勢下，迫切需要第五代移動通訊系統(5G)的技術快速成熟與應用，包括移動通信，Wi-Fi，高速無線數傳無一例外的需要相比現在更快的傳輸速率，更低的傳輸延時以及更高的可靠性。為了滿足移動通信的對高數據速率的需求，一是需要引入新技術提高頻譜效率和能量利用效率，二是需要拓展新的頻譜資源。
 
移動通信基站天線的演進及趨勢
 
基站天線是伴隨著網絡通信發展起來的，工程人員根據網絡需求來設計不同的天線。因此，在過去幾代移動通信技術中，天線技術也一直在演進。
 
第一代移動通信幾乎用的都是全向天線，當時的用戶數量很少，傳輸的速率也較低，這時候還屬于模擬系統。
 
到了第二代移動通信技術，我們才進入了蜂窩時代。這一階段的天線逐漸演變成了定向天線，一般波瓣寬度包含60°和90°以及120°。以120°為例，它有三個扇區。
 
八十年代的天線還主要以單極化天線為主，而且已經開始引入了陣列概念。雖然全向天線也有陣列，但只是垂直方向的陣列，單極化天線就出現了平面和方向性的天線。從形式來看，現在的天線和第二代的天線非常相似。
 
1997年，雙極化天線(±45°交叉雙極化天線)開始走上歷史舞臺。這時候的天線性能相比上一代有了很大的提升，不管是3G還是4G，主要潮流都是雙極化天線。
 
到了2.5G和3G時代，出現了很多多頻段的天線。因為這時候的系統很復雜，例如GSM、CDMA等等需要共存，所以多頻段天線是一個必然趨勢。為了降低成本以及空間，多頻段在這一階段成為了主流。
 
但是，現在我們需要把目光投向遠方，5G的部署工作已經啟動了，天線技術在5G會扮演一個什么樣的角色，5G對天線設計會產生什么影響?這是我們需要探索的問題。
 
過去天線的設計通常很被動：系統設計完成后再提指標來定制天線。不過5G現在的概念仍然不明確，做天線設計的研發人員需要提前做好準備，為5G通信系統提供解決方案，甚至通過新的天線方案或者技術來影響5G的標準定制以及發展。
 
從另一個視角看，陣列天線、多頻段天線、多波束天線構成了基站天線發展的“魔術三角”。
 
基站端裝備大規模天線陣列，利用多根天線形成的空間自由度及有效的多徑分量，提高系統的頻譜利用效率。
 
從過去幾年和移動通信公司的合作交流經驗來看，未來基站天線有兩大趨勢。

第一是從無源天線到有源天線系統。

 
這就意味著天線可能會實現智能化、小型化(共設計)、定制化。
 
因為未來的網絡會變得越來越細，我們需要根據周圍的場景來進行定制化的設計，例如在城市區域內布站會更加精細，而不是簡單的覆蓋。5G通信將會應用高頻段，障礙物會對通信產生很大的影響，定制化的天線可以提供更好的網絡質量。
 
第二個趨勢是天線設計的系統化和復雜化。
 
例如波束陣列(實現空分復用)、多波束以及多/高頻段。這些都對天線提出了很高的要求，它會涉及到整個系統以及互相兼容的問題，在這種情況下天線技術已經超越了元器件的概念，逐漸進入了系統的設計。
 
天線技術的演進過程：最早從單個陣列的天線，到多陣列再到多單元，從無源到有源的系統，從簡單固定的波束到多波束。

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