5G天线技术说明文

今天，小编给大家讲讲5G天线技术。
 
过去二十年，我们见证了移动通信从1G到4G LTE的转变。在这期间，通信的关键技术在发生变化，处理的信息量成倍增长。而天线，是实现这一跨越式提升不可或缺的组件。
 
按照业界的定义，天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换，也就是发射或接收电磁波。通俗点说，无论是基站还是移动终端，天线都是充当发射信号和接收信号的中间件。
 
现在，下一代通信技术——5G已经进入了标准制定阶段的尾声，各大运营商也正在积极地部署5G设备。毋庸置疑，5G将给用户带来全新的体验，它拥有比4G快十倍的传输速率，对天线系统提出了新的要求。在5G通信中，实现高速率的关键是毫米波以及波束成形技术，但传统的天线显然无法满足这一需求。
 
电路特性与辐射特性是基站天线的重要表征指标,例如增益、波瓣宽度、前后比、驻波比、隔离度、三阶互调等。随着天线使用年限的增加以及间断性的高功率输入，则会使射频路径温度急速升高，加速其材质老化、导致其辐射特性衰减而影响整个基站系统。
 
天线参数影响因素与网络性能的关联
 
5G通信到底需要什么样的天线?这是工程开发人员需要思考的问题。
 
以信息技术为代表的新一轮科技和产业变革，正在逐步孕育升级。在视频流量激增，用户设备增长和新型应用普及的态势下，迫切需要第五代移动通讯系统(5G)的技术快速成熟与应用，包括移动通信，Wi-Fi，高速无线数传无一例外的需要相比现在更快的传输速率，更低的传输延时以及更高的可靠性。为了满足移动通信的对高数据速率的需求，一是需要引入新技术提高频谱效率和能量利用效率，二是需要拓展新的频谱资源。
 
移动通信基站天线的演进及趋势
 
基站天线是伴随着网络通信发展起来的，工程人员根据网络需求来设计不同的天线。因此，在过去几代移动通信技术中，天线技术也一直在演进。
 
第一代移动通信几乎用的都是全向天线，当时的用户数量很少，传输的速率也较低，这时候还属于模拟系统。
 
到了第二代移动通信技术，我们才进入了蜂窝时代。这一阶段的天线逐渐演变成了定向天线，一般波瓣宽度包含60°和90°以及120°。以120°为例，它有三个扇区。
 
八十年代的天线还主要以单极化天线为主，而且已经开始引入了阵列概念。虽然全向天线也有阵列，但只是垂直方向的阵列，单极化天线就出现了平面和方向性的天线。从形式来看，现在的天线和第二代的天线非常相似。
 
1997年，双极化天线(±45°交叉双极化天线)开始走上历史舞台。这时候的天线性能相比上一代有了很大的提升，不管是3G还是4G，主要潮流都是双极化天线。
 
到了2.5G和3G时代，出现了很多多频段的天线。因为这时候的系统很复杂，例如GSM、CDMA等等需要共存，所以多频段天线是一个必然趋势。为了降低成本以及空间，多频段在这一阶段成为了主流。
 
但是，现在我们需要把目光投向远方，5G的部署工作已经启动了，天线技术在5G会扮演一个什么样的角色，5G对天线设计会产生什么影响?这是我们需要探索的问题。
 
过去天线的设计通常很被动：系统设计完成后再提指标来定制天线。不过5G现在的概念仍然不明确，做天线设计的研发人员需要提前做好准备，为5G通信系统提供解决方案，甚至通过新的天线方案或者技术来影响5G的标准定制以及发展。
 
从另一个视角看，阵列天线、多频段天线、多波束天线构成了基站天线发展的“魔术三角”。
 
基站端装备大规模天线阵列，利用多根天线形成的空间自由度及有效的多径分量，提高系统的频谱利用效率。
 
从过去几年和移动通信公司的合作交流经验来看，未来基站天线有两大趋势。

第一是从无源天线到有源天线系统。

 
这就意味着天线可能会实现智能化、小型化(共设计)、定制化。
 
因为未来的网络会变得越来越细，我们需要根据周围的场景来进行定制化的设计，例如在城市区域内布站会更加精细，而不是简单的覆盖。5G通信将会应用高频段，障碍物会对通信产生很大的影响，定制化的天线可以提供更好的网络质量。
 
第二个趋势是天线设计的系统化和复杂化。
 
例如波束阵列(实现空分复用)、多波束以及多/高频段。这些都对天线提出了很高的要求，它会涉及到整个系统以及互相兼容的问题，在这种情况下天线技术已经超越了元器件的概念，逐渐进入了系统的设计。
 
天线技术的演进过程：最早从单个阵列的天线，到多阵列再到多单元，从无源到有源的系统，从简单固定的波束到多波束。

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