21 -智能天线权值

智能天线权值

第一部分智能天线广播波束权值相关知识

第一章引言

1.1 智能天线的基本功能

智能天线是N列取向相同的天线按照一定方式排列和激励，利用波的干涉原理形成预定波束的阵列结构天线。智能天线可以通过阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形，即自适应或以预制方式控制波束宽度、指向和零点位置，使波束指向期望的方向，实现对移动用户的波束跟踪，并自动地抑制干扰方向的副瓣电平。

1.2 智能天线与GSM天线的区别

1.2.1 结构组成区别

智能天线由两个或以上天线阵列组成，而GSM系统天线只由一个天线阵列构成。

8列单极化智能天线GSM单极化天线

8通道双极化智能天线GSM双极化天线

1.2.2 功能区别

智能天线可以通过改变对各天线阵列的激励（即权值）形成预定波束。而GSM天线只有一个阵列，其波束在设计时已确定，出厂后不可改变。

在进行小区覆盖宽度调整时，GSM天线只能更换，TD-SCDMA智能天线可以通过软件改变预定波束的宽度(特指广播波束)，灵活的调整覆盖范围。

第二章智能天线的分类

2.1 全向天线

在360°任意方位上均可进行波束扫描的智能天线阵列。

2.2 定向单极化天线

特指采用单极化辐射单元，组成定向阵列，可以在特定方向内进行波束扫描的天线阵列。

2.3 定向双极化天线

特指采用双极化辐射单元，组成定向阵列，可以在特定方向内进行波束扫描的天线阵列。

第三章相关基本概念

3.1 单元波束、广播波束、业务波束

单元波束定义为：智能天线单一阵列的接收或者发射的水平面辐射方向图。

即，智能天线阵列中任意馈电端口在其它所有端口都接负载时发射或接收到的辐射方向图。

广播波束定义为：对智能天线阵列施加特定的幅度和相位激励所形成的全向覆盖或扇区覆盖的辐射方向图。

业务波束定义为：对智能天线阵列施加特定的幅度和相位激励所形成的在工作角域内具有任意波束指向扫描以及具有高增益窄波束的方向图。

3.2 波束宽度

波束宽度指波束的主瓣中功率电平下降一半（3dB）的角度范围。如下图所示：横坐标是角度值，纵坐标-3dB处的虚线与波束图相交叉的两个点之间的角度约为65度。

3.3 波束权值

a）什么是权值，什么是TD广播波束权值：

权值是天线各端口所施加的特定激励信号的量化表示方法，天线端口施加特定激励的目的是为了得到具有特定覆盖效果的方向图。权值可以表示为幅度/相位方式，幅度一般用归一化的电压值|Ui|或电流值|Ii|表示（也可以用归一化功率表示，注意，功率表示与电压电流表示方式的关系为平方、开方），相位用角度表示。在将权值导入某些厂家的OMC前可能需要将其转化为其他格式。

TD广播权值是为得到满足特定小区广播信道覆盖的方向图而对各天线端口施加的激励信号。一般所提到的权值均指“TD广播波束权值”。

b）不同厂家天线广播波束权值不同：

各厂家天线的单元列方向图因天线内部具体实现结构的不同而存在差异。而广播波束是在权值作用下各单元列方向图的矢量叠加，各厂家单元方向图不同，导致各厂家权值可能存在差异。一般来说权值不能通用，但是也存在将A厂家的权值赋在B厂家的天线上仍可以勉强工作的情况。

c）不同类型天线广播波束权值不同，特别是单极化双极化完全不同：

单极化天线权值一般呈轴对称分布，即，端口1与端口8相同或近似、端口2与端口7相同或近似、端口3与端口5相同或近似、端口4与端口6相同或近似。典型的单极化权值如下（仅为示意，不做实际应用）：

双极化天线8个端口如果分成前后2组，每组4个，则前4个端口与后4个端口的权值完全相同（非轴对称）。典型的双极化权值如下（仅为示意，不做实际应用）

由此可见，一旦将双极化天线的权值用在单极化上或者反之，会对覆盖带来极不利的影响（在手册第一部分最后将有图例说明）。

d）给同一面天线不同的广播波束权值激励，可以得到不同宽度的广播波束：这是智能天线的应用优势，可以不改变硬件，完全使用软件方法实现波束的动态调整。

e）对于同一面天线同一个广播波束宽度可能存在若干组不同的广播波束权值：

这些权值都能够实现对特定宽度（如65度）的广播波束进行赋形（具体形状可能略有不同），这些组权值可能都是正确的，但只有一组是最优的。一般认为绝对最优的权值是不能得到的。

第四章广播波束权值与广播波束赋形的关系举例

4.1 同一面智能天线加以不同权值激励得到不同宽度广播波束赋形举例

以双极化天线为例：

4.2.1 30°广播波束的权值与方向图

极化类型广播波

束宽度

权值端口1 端口2 端口3 端口4 端口5 端口6 端口7 端口8

双极化30 度

幅度∣Ii∣0.53 1 1 0.53 0.53 1 1 0.53 相位-45 0 0 -45 -45 0 0 -45

方向图

4.2.2 65°广播波束的权值与方向图

极化类型广播波

束宽度

权值端口1 端口2 端口3 端口4 端口5 端口6 端口7 端口8

双极化65 度

幅度∣Ii∣0.53 1 1 0.53 0.53 1 1 0.53 相位-100 0 0 -100 -100 0 0 -100

方向图

4.2.3 90°广播波束的权值与方向图

极化类型广播波

束宽度

权值端口1 端口2 端口3 端口4 端口5 端口6 端口7 端口8

双极化

90 度

幅度∣Ii∣0.53 1 1 0.53 0.53 1 1 0.53 相位-120 0 0 -120 -120 0 0 -120

方向图