高级搜索
您当前的位置:首页 > 技术前沿

小型化基站天线助力LTE基站覆盖

时间:2016-09-13 17:40:29

 

移动通信市场的快速崛起和发展对移动通信系统提出了越来越高的要求,使得通信技术不断更新换代。目前,已出现2G、3G、LTE等多种制式共存的现象。基站天线作为移动通信系统的关键部件,也面临了越来越高的性能指标要求。为了降低建站成本,运营商希望天线可以工作的频段越来越宽,可以实现多种制式的共用;也希望天线的尺寸越来越小,可以方便共站共址的建设,且利于环境美观。
 
基站建设的密度日益增大,移动运营商建网选址也越来越困难,LTE的发展催生对基站的数量和密度需求更是对未来选址构成了重大挑战。对环境的适应以及公众对视觉污染和电磁污染重视等因素,使基站天线发展走向近年来一直受到业界的关注,其中,多频化、小型化等趋势是研究的热点。
 
目前无线通信市场2G、3G和4G网络共存,国外发达国家正在逐渐关闭2G网络,使网络向3G/4G演进,例如日本NTTDoCoMo、KDDI、SoftBank,韩国KT等运营商,美国AT&T近期也宣布将于2017年前关闭2G无线网络。从短时间来看,产品拥有一定的生命周期,2G、3G和4G网络会共存一段时间,但长远来看会向3G/4G演进,基站天线的小型化和集成化显得十分必要。
 
小型化从技术上看将是基站天线的发展基础,将来小型化基站天线如果能做到全频段全系列,会逐渐取代现有的天线产品,“中国基站天线厂商只有十几年的发展历史,在产品创新上远远落后于国际巨头,但是在天线小型化上,国内厂商实现了创新。虽然在技术上仍然受到质疑,但毕竟发展时间不长。我们相信小型化天线将会引领未来行业的发展。”
 
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。同时,国际上绝大多数基础建设提供方采用天线迎风面积决定对运营商的天线使用租金的办法,可见天线产品尺寸未来将决定运营商网络建设成本。
 
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1920-2170MHz的两个子频段的馈电网络合路输出到工作在1710-2170MHz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DCS1800MHz频段和UMTS2100MHz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。
烽火科技集团旗下的武汉虹信通信技术有限责任公司在上述基站天线小型化技术上做了大量投入,目前已经释放大量小型化多制式基站天线产品,主要包括1710-2170MHz18dBi基站天线产品,其产品尺寸较传统的同性能天线产品迎风面积能缩小26.9%,产品体积能减少到原来的40.6%,很大程度上降低了公众的视觉感知。

 



  烽火科技  
来顶一下
返回首页
返回首页
发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
 
推荐资讯
亨通亮相MWC上海展 展现全价值链综合服务商实力
亨通亮相MWC上海展 展
智能驱动 双主业护航——富通领跑“中国智造”
智能驱动 双主业护航
将梦想接入现实——富通参展广州电线电缆展
将梦想接入现实——富
亨通光电缅甸1000公里气吹微缆项目成功通过厂验
亨通光电缅甸1000公里