展开讲讲？一文读懂天线技术要求！

2023-02-06 19:02:14 广州广电计量检测股份有限公司

从“见字如面”的书信沟通到“万物互联”的无线通信，人们的通信方式不断优化，通信关键技术也在不断提升。天线，作为无线通信系统的关键要素之一，发挥着不可替代的作用。

在5G通信技术中，其波束赋型、3D-MIMO和天线增强技术使设备体积越来越小、天线数量越来越多，由此对通信天线的技术要求也越来越高。如何积极应对5G带来的机遇和挑战，已成为众多企业关注的焦点和难点。

一

天线是什么?

天线是能够有效地向空间特定方向辐射电磁波，或能够有效地接收空间特定方向电磁波的装置。也就是一种能把传输线上传播的导行波变换成在自由空间中传播的电磁波，或者进行相反变换的变换器。

常见的通信天线包括：

BT和WiFi天线

手机天线

车载天线

抛物面天线（微波、卫星）

基站天线

二

天线的工作原理

天线之所以能够有效传递信息，在于它能把载有信息的无线电波发射到空气中，以光速进行传播，最终抵达接收天线。那么，什么是无线电波呢？

无线电波是电磁波的一种，通常指波长大于1mm的电磁波，由于它是由振荡电路的交变电流而产生的，可以通过天线发射和接收，故称之为无线电波。

红色的线表示电场，蓝色的线表示磁场，电磁波的传播方向同时垂直于电场和磁场的方向

极化是表征均匀平面波的电场矢量（或磁场矢量）在空间指向变化的性质。

无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨迹确定的。如果电波的电场方向垂直于地面，称为“垂直极化波”。如果电波的电场方向与地面平行，则称为“水平极化波”。

三

天线的主要技术指标

（1）天线的主要辐射参数：

辐射方向图：天线辐射方向图是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，是对天线辐射特性的图形描述方法。

增益：天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。

带宽：天线方向性增益下降3dB时，对应的天线频率范围，或在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。

3dB波瓣：在主平面（E或H面）方向图把功率下降至一半时的角域宽度。

前后比：方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。

电下倾角：天线最大辐射方向与水平法线之间的夹角。

交叉极化比：主极化分量与交叉极化分量的比。交叉极化比越大，说明从天线能够获得的信号正交性越强，两路信号之间的相关性越小，极化效果越好。

旁瓣抑制：也称副瓣抑制，抑制同频干扰或导频污染的辅助指标。

零点填充：也称零深。主瓣与第一副瓣之间的凹点。

（2）天线的主要电路参数：

驻波比：驻波波腹电压幅度最大值/驻波波节电压幅度最小值。

回波损耗：传输线端口的反射波功率/入射波功率。

隔离度：指一个端口的输入功率耦合到另一个端口上的输出功率比值。

无源互调：互调指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪声信号。

功率容限：即无源器件接入的信号最大输入功率。

四

通信天线应用的技术难点

“天线”看起来简单，实际却有大学问。天线性能直接影响通信系统指标，在产品入市前需要进行相关性能指标测试，确保产品符合满足高质量通信技术要求。

（1）天线远场测试：依据天线的测试理论和天线的辐射参数指标，应在远场区域进行测试。根据公式L=2D²/λ，直接远场需要使用大型的天线暗室或者紧缩场，这两种暗室的建设成本都很高，门槛相对较高。

（2）阵列天线测试：基于5G的新特性，需使用Massive MIMO（大规模天线）和Beamforming（波束赋型）等天线技术。传统的测试方法，已无法满足5G对于天线性能指标的测试要求，因此需要使用紧缩场进行相关性能指标测试。

五

广电计量通信天线技术解决方案

广电计量作为全国化、综合性的国有第三方计量检测机构，专注于为客户提供计量、检测、认证以及技术咨询与培训等专业技术服务。作为工业和信息化部产业技术基础公共服务平台、中国通信工业协会计量检测服务中心、美国联邦通信委员会（FCC）认可实验室，广电计量构建了通信行业领先的计量检测技术服务能力，如基站辐射检测、电磁兼容试验、可靠性与环境试验、产品全球认证等，并不断开拓在5G通信领域的深度和广度，致力于为政府监管部门、运营商、设备/终端制造商及零部件供应商等提供一站式的计量检测技术解决方案。

（1）OTA暗室：适用于BT/WiFi，2G/3G/4G/5G终端产品。如：无线路由器、蓝牙耳机、手机、无线通信模块等。