展開講講？一文讀懂天線技術要求！

從“見字如面”的書信溝通到“萬物互聯(lián)”的無線通信，人們的通信方式不斷優(yōu)化，通信關鍵技術也在不斷提升。天線，作為無線通信系統(tǒng)的關鍵要素之一，發(fā)揮著不可替代的作用。

在5G通信技術中，其波束賦型、3D-MIMO和天線增強技術使設備體積越來越小、天線數(shù)量越來越多，由此對通信天線的技術要求也越來越高。如何積極應對5G帶來的機遇和挑戰(zhàn)，已成為眾多企業(yè)關注的焦點和難點。

1、天線是什么

天線是能夠有效地向空間特定方向輻射電磁波，或能夠有效地接收空間特定方向電磁波的裝置。也就是一種能把傳輸線上傳播的導行波變換成在自由空間中傳播的電磁波，或者進行相反變換的變換器。

常見的通信天線包括：

lBT和WiFi天線

l手機天線

l車載天線

l拋物面天線（微波、衛(wèi)星）

l基站天線

2、天線的工作原理

天線之所以能夠有效傳遞信息，在于它能把載有信息的無線電波發(fā)射到空氣中，以光速進行傳播，最終抵達接收天線。那么，什么是無線電波呢？

無線電波是電磁波的一種，通常指波長大于1mm的電磁波，由于它是由振蕩電路的交變電流而產(chǎn)生的，可以通過天線發(fā)射和接收，故稱之為無線電波。

（紅色的線表示電場，藍色的線表示磁場，電磁波的傳播方向同時垂直于電場和磁場的方向。）

極化是表征均勻平面波的電場矢量（或磁場矢量）在空間指向變化的性質。

無線電波的極化是由電場矢量在空間運動的軌跡確定的。如果電波的電場方向垂直于地面，稱為“垂直極化波”。如果電波的電場方向與地面平行，則稱為“水平極化波”。

3、天線的主要技術指標

（1）天線的主要輻射參數(shù)：

l輻射方向圖：天線輻射方向圖是指在離天線一定距離處，輻射場的相對場強（歸一化模值）隨方向變化的圖形，是對天線輻射特性的圖形描述方法。

l增益：天線增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。

l帶寬：天線方向性增益下降3dB時，對應的天線頻率范圍，或在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。

l3dB波瓣：在主平面（E或H面）方向圖把功率下降至一半時的角域寬度。

l前后比：方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。

l電下傾角：天線最大輻射方向與水平法線之間的夾角。

l交叉極化比：主極化分量與交叉極化分量的比。交叉極化比越大，說明從天線能夠獲得的信號正交性越強，兩路信號之間的相關性越小，極化效果越好。

l旁瓣抑制：也稱副瓣抑制，抑制同頻干擾或導頻污染的輔助指標。

l零點填充：也稱零深。主瓣與第一副瓣之間的凹點。

（2）天線的主要電路參數(shù)：

l駐波比：駐波波腹電壓幅度最大值/駐波波節(jié)電壓幅度最小值。

l回波損耗：傳輸線端口的反射波功率/入射波功率。

l隔離度：指一個端口的輸入功率耦合到另一個端口上的輸出功率比值。

l無源互調：互調指非線性射頻線路中，兩個或多個頻率混合后所產(chǎn)生的噪聲信號。

l功率容限：即無源器件接入的信號最大輸入功率。

4、通信天線應用的技術難點

“天線”看起來簡單，實際卻有大學問。天線性能直接影響通信系統(tǒng)指標，在產(chǎn)品入市前需要進行相關性能指標測試，確保產(chǎn)品符合滿足高質量通信技術要求。

（1）天線遠場測試：依據(jù)天線的測試理論和天線的輻射參數(shù)指標，應在遠場區(qū)域進行測試。根據(jù)公式L=2D2/λ，直接遠場需要使用大型的天線暗室或者緊縮場，這兩種暗室的建設成本都很高，門檻相對較高。

（2）陣列天線測試： 基于5G的新特性，需使用Massive MIMO（大規(guī)模天線）和Beamforming（波束賦型）等天線技術。傳統(tǒng)的測試方法，已無法滿足5G對于天線性能指標的測試要求，因此需要使用緊縮場進行相關性能指標測試。

5、廣電計量通信天線技術解決方案

廣電計量作為全國化、綜合性的國有第三方計量檢測機構，專注于為客戶提供計量、檢測、認證以及技術咨詢與培訓等專業(yè)技術服務。作為工業(yè)和信息化部產(chǎn)業(yè)技術基礎公共服務平臺、中國通信工業(yè)協(xié)會計量檢測服務中心、美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）認可實驗室，廣電計量構建了通信行業(yè)領先的計量檢測技術服務能力，如基站輻射檢測、電磁兼容試驗、可靠性與環(huán)境試驗、產(chǎn)品全球認證等，并不斷開拓在5G通信領域的深度和廣度，致力于為政府監(jiān)管部門、運營商、設備/終端制造商及零部件供應商等提供一站式的計量檢測技術解決方案。

OTA暗室：適用于BT/WiFi，2G/3G/4G/5G終端產(chǎn)品。如：無線路由器、藍牙耳機、手機、無線通信模塊等。

檢測項目：

檢測（有源）項目：

l總全向輻射功率（TRP）

l總全向接收靈敏度（TIS）

l有效全向輻射功率（EIRP）

l有效全向接收靈敏度（EIRS）

l近水平面發(fā)射功率（NHPRP）

l近水平面接收靈敏度（NHPIS）

l整機2D/3D輻射方向圖

l整機2D/3D接收方向圖

檢測（無源）項目：

l天線增益

l天線效率

l前后比

l不圓度

l波束寬度

l軸比

l相位中心

l交叉極化電平

l2D/3D方向圖

l滾降系數(shù)

l副瓣電平

l天線相關性系數(shù)（ECC）

l零深

球面近場：覆蓋無線通信基站及基站天線等產(chǎn)品的測試。

檢測項目：

l峰值

l波束寬度

l增益

l輻射效率

l方向性

l極化方向

l軸比

l前后比

l交叉極化

l上旁瓣抑制

l零深

lTPR

lTIS

緊縮場：覆蓋無線通信基站及基站天線、雷達天線、毫米波終端等產(chǎn)品的測試。

檢測項目：

無源設備：

l2D/3D輻射方向圖測試

l極化方向圖（線極化/圓極化/交叉極化）

l天線增益和方向性

l波束寬度、指向

l旁瓣電平

l軸比

l功率比

有源設備：

l基站輻射功率（EIRP）

l基站輸出功率TRP

l誤差向量（EVM）

l頻率誤差

l占用帶寬

l帶外雜散

l接收機靈敏度

l波束賦形方向圖