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天线阵列

阵列天线的工作原理?阵列天线的介绍

admin admin 发表于2022-09-11 18:39:26 浏览279 评论0

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阵列天线的工作原理

阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和(矢量和)。由于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整,这就使阵列天线具有各种不同的功能,这些功能是单个天线无法实现的。
图1为最简单的二元天线阵。把功率P馈给一个天线单元时,在天线最大辐射方向足够远(距离r)的A点产生场强E0,当把同样的功率馈给等幅同相二元天线阵(图1)时,每个天线单元得到一半功率,它们在A点各产生相同的场,则合成场强。也就是说,总馈电功率不变,而产生的场强却增大到原来倍,即天线阵的增益增大,与一个单元相比,辐射也较集中。上述结论是在认为两天线单元间相互没有影响时得出的,这只有当两单元相距很远时才能达到。天线阵的单元数越多,天线阵的增益就可能越高,当然天线阵的尺寸也就越大。

阵列天线的介绍

由许多相同的单个天线(如对称天线)按一定规律排列组成的天线系统,也称天线阵。族称天线阵的独立单元称为阵元或天线单元。如果阵元排列在一直线或一平面上,则成为直线阵列或平面阵

天线阵列的天线阵列的分类

天线阵列也可以按照天线元的连接方式分类。相控阵的所有元都连接到馈线,对于单个天线元,还有相位偏移、功率分配和阻抗匹配等问题,但是他们都接收来自于馈线的功率(假设为发射天线)。由于发射机提供了用于“驱动”各个天线元的功率,因此这种天线也叫“被驱动阵列”。另一方面,有些天线阵列中只有一个天线元与馈线想连接,而其他元的工作则是吸收和转射来自被驱动天线元的辐射功率,这些天线元叫做“寄生元”,这种天线叫做“寄生阵列”。
相控阵按最大辐射方向,可分为垂射和端射两种。如果天线阵列的最大辐射方向与天线的主轴(这个主轴并不一定与其中单个天线元的主轴相同)相垂直,则称这种天线为垂射天线阵列;如果最大辐射方向沿着天线的主轴,则称为端射天线。-天线阵列

阵列天线的分类

按单元排列可分为线阵和面阵。最常用的线阵是各单元的中心依次等距排列在一直线上的直线阵。线阵的各单元也有不等距排列的,各单元中心也可以不排列在一直线上,例如排列在圆周上。多个直线阵在某一平面上按一定间隔排列就构成平面阵,若各单元的中心排列在球面上就构成球面阵。
按辐射图形的指向可分为侧射天线阵、端射天线阵和既非侧射又非端射的天线阵。侧射天线阵是最大辐射方向指向阵轴或阵面垂直方向的天线阵。端射天线阵是最大辐射方向指向阵轴方向的天线阵。最大辐射方向指向其他方向的天线阵为既非侧射又非端射的天线阵。
按照功能可分为同相水平天线、频率扫描天线、相控阵天线、多波束天线、信号处理天线、自适应天线等。-天线阵列

阵列天线相对于单天线有什么优势


阵列天线相对于单天线有什么优势
随着无线通信技术的快速发展,频谱资源的严重不足已经日益成为无线通信事业发展的“瓶颈”。如何充分开发利用有限的频谱资源,提高频谱利用率,是当前通信界研究的热点课题之一。
  多天线技术因其能在不增加带宽的情况下提高传输效率和频谱利用率而获得广泛的青睐。
  1.1 多天线相比于单天线的优势
  多天线技术相比单天线技术具有如下优势:
  (1)阵列增益
  使用多天线后增加了信号的相干性,从而获得阵列增益。
  (2)分集增益
  提高了分集增益。分集增益是通过利用多径来获得的,当某一条路径性能变坏时不会影响系统的性能。在无线衰落信道里,可以增加接收信号强度的稳定性从而提高传输信息的可靠性。分集增益可以在空间(天线)、时域(时间)和频域(频率)3个维度上获得。
  (3)共信道干扰消除
  消除了共信道干扰。使用多天线后通过分析干扰的不同信道响应,消除共信道的干扰信号。
  1.2 多天线技术的经济性
  (1)提高传输容量,降低高话务区域建网成本
  随着数据业务的不断推广,尤其是手机电视、高速无线上网等业务的应用,用户对数据业务的需求不断增加,在密集城区、热点地区等高话务区域,网络的部署将受限于容量。另外由于数据业务的不对称性,容量的大小往往受限于下行速率的高低。基于这些特点,以混合组网为例,使用2×2接收分集的多输入多输出(MIMO)将使单站点容量提升近20%。通过计算,在区域覆盖面积和容量需求不变的情况下,使用2×2接收分集的MIMO相比于1×2接收分集可以节省基站数目15%以上,从而大大减少高话务区域建网成本。
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什么是天线阵与多天线有什么区别


天线阵是多个天线在同一频率同时辐射和接收电磁波,通过调整天线的幅度、相位可以改变天线阵列的方向图,比如相控阵天线。多天线用在多输入多输出(MIMO)天线中,利用发射天线的稀疏排列实现天线空间(角度)分集。
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天线阵列的工作原理

天线阵的工作原理可以看成是电磁波(电磁场)的叠加。对几列电磁波来讲,当它们传到同一区域时,按照叠加原理,电磁波将产生矢量叠加。叠加结果不仅与各列电磁波的振幅大小有关,而且与它们在相遇区间内相互之间的相位差有关。
我们知道,电磁波的相位组成包含三部分:时间相位,空间相位,初相位。就初相位来讲,当发射天线和工作频率确定后,其初相位就是确定的,而在几列电磁波相遇的时刻,时间相位也是确定的,只有空间相位可能发生变化,因为组成天线阵列的各单元天线位置不同,各自发出的电磁波传到同一接收区域时所走的空间路径不同,这样就会造成空间相位的数值大小不相同。正是由于位于不同位置上的发射天线所发出的电磁波传到同一接收区域造成的空间相位出现差别,必然引起几列电磁波在相遇区域形成同相位叠加,总场强增强,反相位叠加,总场强削弱。若总场强的增强和削弱区域在空间保持相对固定,就相当于用天线阵改变了单个天线的辐射场结构,这就是天线阵改变辐射场大小和方向性的原理。-天线阵列

阵列天线微带线宽度对结果有什么影响


在天线的设计中,为增强天线的方向性、提高天线增益,经常用到天线阵列。天线阵列的辐射特性取决于阵元的结构、数目、排列方式以及整个阵的电流幅度和相位分布等因素。由天线阵理论可知,若单元天线的主瓣波束宽度较窄,为获得较高的排阵增益,则要求阵因子方向图的波瓣也较窄,即需要较大的排阵间距。但是,对于主瓣较宽的天线来说,过大的间距反而会引起较大的副瓣,因此较小的间距是适当的。对于一定波束宽度的单元天线,都有使其获得最大排阵增益的排阵间距。 在基站的上行方向。智能天线自身的增益(多天线接收)并不通过软件开关控制。所以对上行受限的业务测试,可以采用其他方式进行。如通过固定上行的信噪比来比较单天线和8天线情况下测试终端发射功率的不同,得出上行接收链路智能天线的增益。
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