KUM041 204100-T海陸基中頻/高頻有源天線 HF/SSB 丹麥AC Antennas

時(shí)間：2024/6/19閱讀：290

有源天線內(nèi)部集成了接收天線模塊、低噪聲放大模塊、電源供給模塊。而無源天線它一般只包括接收天線模塊。有源天線是由固定的低壓穩(wěn)壓電源供電。有源天線中的有源器件可以工作在線性和非線性兩種情況，互易原理適用于前者，而不適用于后者。

基本定義

只含金屬和介質(zhì)的一般天線中如果還含有晶體三極管、隧道二極管、變?nèi)荻O管等有源器件，就成為有源天線。它能改善電小天線的性能。有源天線中的有源器件可以直接裝入天線，也可以使天線和放大器連接而組成一個(gè)天線系統(tǒng)。普通天線配以有源器件,可以改善電小天線的阻抗，展寬頻帶,改善系統(tǒng)的噪聲特性等，所以有源天線有助于實(shí)現(xiàn)天線小型化。

有源天線內(nèi)部集成了接收天線模塊、低噪聲放大模塊、電源供給模塊。它是由固定的低壓穩(wěn)壓電源供電。有源天線中的有源器件可以工作在線性和非線性兩種情況，互易原理適用于前者，而不適用于后者。

原理結(jié)構(gòu)

在有源天線結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)天線陣子的背后直接連接分布式的微型收發(fā)單元（micro-radio），包括數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器、放大器（PA）低噪放（LNA）和雙工器（duplexer），所有的微型收發(fā)單元由數(shù)字信號(hào)處理模塊(digital signal processing，DSP)控制，實(shí)現(xiàn)同步功能和數(shù)字波束賦形功能，Optical(common public radio interface，CPRI)接口用于連接基帶處理單元(base band unit，BBU)，實(shí)現(xiàn)I/Q數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送。圖冊中圖1是一個(gè)典型的支持2×2 MIMO（2收2發(fā)）的有源陣列天線結(jié)構(gòu)圖。有源天線內(nèi)部的射頻部件與傳統(tǒng)的射頻拉遠(yuǎn)模塊(remote radio unit，RRU)相比，主要的區(qū)別在于使用了大量的分布式、小型化、高集成度、低功耗的RoC（radioon chip）、雙工器和小功放。這種結(jié)構(gòu)的有源天線能夠進(jìn)一步減少饋線連接的功率損耗，可使系統(tǒng)具有更高的信噪比、更好的阻抗匹配以及更寬的頻帶 [1]。典型有源天線結(jié)構(gòu)如圖冊中圖

實(shí)際應(yīng)用

移動(dòng)通信系統(tǒng)中的有源天線是將基站的射頻部分集成到天線內(nèi)部，采用多通道的射頻和天線陣子配合，實(shí)現(xiàn)空間波束賦形，完成射頻信號(hào)的收發(fā)。每個(gè)有源單元除了作為輻射/接收單元，輻射/接收電磁信號(hào)之外，還作為電路的一部分，具有諧振、濾波、功率放大等作用

技術(shù)優(yōu)勢

通常有源陣列天線是由多個(gè)分布式收發(fā)單元和輻射模塊組成，每個(gè)輻射模塊的頻率、幅度、相位可控，能形成單個(gè)或多個(gè)波束，并可控制波束指向及波束重構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)大角度范圍內(nèi)的靈活掃描。與傳統(tǒng)的無源天線系統(tǒng)相比，有源天線系統(tǒng)具有諸多技術(shù)優(yōu)勢 [2]。

1.集成度高，天面要求低，便于快速安裝。圖冊中圖2是基站架構(gòu)演進(jìn)趨勢圖，從中可以看出，與當(dāng)前使用RRH(remote radio head)的分布式基站相比，有源天線基站將射頻單元集成于天線內(nèi)部，節(jié)省了RRH的安裝空間，大大降低了對天面資源的要求，高度集成產(chǎn)品更容易安裝和替換，節(jié)省工程時(shí)間和人力成本。同時(shí)，射頻單元內(nèi)置于天線內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)零饋線、，節(jié)省饋線的投資以及饋線損耗對性能的影響，提升機(jī)頂輸出功率和接收機(jī)的靈敏度，對網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的改善大有益處。

2.具有一定的自我修復(fù)（self-healing）能力有源天線使用分布式多通路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，具有冗余備份功能，某些陣子的失效不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)扇區(qū)失去服務(wù)功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測到某些陣子損壞后，會(huì)通過調(diào)整剩余陣子的幅度和相位來補(bǔ)償增益損失，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。自我修復(fù)能力如圖冊中圖3 所示，當(dāng)某個(gè)陣子失效后，如果不作補(bǔ)償，天線方向圖與之前相比有一定的偏離和增益損失，經(jīng)過補(bǔ)償之后，天線方向圖有明顯改善，當(dāng)然，系統(tǒng)的有效全向輻射功率 (effective isotropicradiated power，EIRP)和接收信號(hào)水平有一定的損失，是不能補(bǔ)償?shù)摹?/span>

3.靈活多樣的電子下傾技術(shù)使系統(tǒng)覆蓋和容量有明顯提升由于有源天線每個(gè)陣子都有獨(dú)立的收發(fā)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)對信號(hào)幅度和相位的單獨(dú)控制，具有靈活多樣的電子下傾功能，不同的載波采用不同的下傾角、上下行獨(dú)立下傾角、垂直多扇區(qū)等，仿真結(jié)果表明，這些技術(shù)便于實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，使系統(tǒng)覆蓋和容量有明顯提升。

4.節(jié)能環(huán)保。有源天線將射頻緊密集成到天線中，沒有了饋線的損耗，在保證相同輸出功率的情況下，功耗更小，基站的射頻部分置于塔上自然散熱，可以大大減少機(jī)房內(nèi)空調(diào)的使用，有效降低了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的能耗，同時(shí)有源天線簡潔好看，視覺效果佳，起到了節(jié)能環(huán)保的作用

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