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TechnicalFeature 技术特写
Ground Plane
Transceiver
(a)
Ground Plane
Transceiver
Baseband
Processor
(b)
图2：（a）地面上的无源八木天线。（b）可以动态调控的同样
的八木天线。
及客户端设备的移动性，宽角度区域上
的辐射对于移动通信是非常重要的，所
有这些都会导致传播信道的动态变化。
理想情况下，客户端设备中的无源天线
应该在所有方向上辐射，因为基站天线
的方向是未知的，并且多径环境使得辐
射向基站天线和来自基站天线的信号在
宽角度范围内均有散射和反射。
一个电大天线，即尺寸为一到几个
波长的天线，可以通过设计使其在更窄
的角度范围内辐射。在30度和80度之间
减小3dB的波束宽度可将更多的辐射能
量聚集在所需的方向上，并提供几个dB
的天线系统增益，这将转化为更高的数
据效率。这种减小波束宽度的辐射图将
对从天线主波束外部方向接收到的干扰
信号有更好的抑制。然而，要获得与预
期基站的最佳链路余量需要更具指向性
和效率更高的天线，使其指向正确的方
向，这就意味着需要更多的信息来实现
这种具有移动性和非视线条件的天线。
图1比较了偶极子天线和一个更具
方向性的天线，更具方向性的天线拥有
更高的增益。偶极子方向图（如图1a）
在x-y平面内具有全向覆盖特征，在z方
向上具有两个深度零点，而更具方向性
的天线（如图1b）在x-y平面和z方向上
都具有减小的波束宽度，但它同时在主
瓣方向上提供了更高的增益。它的波束
可以动态控制，覆盖四个90度象限，提
供360度覆盖。
图1给出了SDA提供的动态波束控
制的优势，并将其与低方向性、宽波束
宽度的无源天线与波束控制天线产生的
多波束进行了对比。用多个波束合成一
个复合的辐射方向图，当波束控制与算
法耦合时，算法用于计算无线电链路度
量并使用该数据选择最佳波束，实现了
60 www.mwjournalchina.com
Steerable Directive
Radiation Pattern
Driven Element
Director (Grounded) Offset Element with
Tuning Component
Driven Element
Ground Plane
Driven Element
Director (Grounded) 《Microwave Journal》杂志社出版
Transceiver
Tuning Component Baseband 的关于信号完整性、电源完整性和
Digital Control Line Processor 电磁兼容/电磁干扰的专业杂志
Digital Control Line
图3：更复杂的SDA，其波束可以被调控指向不同的区域。
Vol. 1 · Issue 1
最优收益。当从无线电基带芯片组获得 接或断开导体的某一部分，该部分也是寄
低延迟度量以推动优化过程时，配置良 生单元或者驱动天线的一部分；这种导体 January 2019
好的算法将可以实现80%到90%的辐射 阵列的改变会改变寄生单元或驱动天线上
方向图增益。 的电流分布。或者，可以在两个导体中间
使用可调电容器，为阻抗负载和连接离散
软件定义天线实例 导体引入动态变化的电容。
正如我们所讨论的，SDA被实时动 无源天线的一个实例（如图2）是
态地重构以补偿传播信道的变化，并适应 地面上的八木天线，该天线在某一方向
无线电系统的变化。为了设计一个SDA以 上提供定向辐射方向图。通过在反射单
提供半球或全3D覆盖，可以使用几种阵 元和引向单元上添加可调器件，这些单
列来实现：在外围具有寄生天线单元的集 元可以被动态的控制与地面连接或者断
中的天线单元，或者反过来，多个天线单 开。当反射器和引向器互相连接或是各
元围绕一个中心寄生单元。第一种更容易 自“接地”时，辐射方向图具有定向
实现且效率更高，因为只有一个驱动天线 性，峰值增益指向某一方向。当反射器
单元；第二种阵列需要多个天线单元围绕 和引向器不相连，辐射方向图即恢复成
一个寄生单元，且这多个天线单元必须是 地面上单极子的辐射方向图，在地面所
可以调控的以改变辐射方向图。调控成本 在平面内具有全向辐射图案。地面上八
和损耗使得这种阵列相比使用具有多个寄 木天线的增益比单极子高5到6dB。
生单元的单一天线效率低很多。 图3给出了一个复杂版本的SDA系
在任何一种情况下，有源可调器件 统，其中具有可调器件的多个单元被放置
都被集成在天线单元或者寄生单元中，以 在一个中心驱动的天线单元周围。随着各 工程师的
提供转化或者调谐一个RF开关，用来连 种可调器件被激励，为了将单元连接到地 Founded in 1958
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图4：无线调制解调器驱动的SDA。
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