中心議題：

• 智能天線的分類
• 智能天線的對比測試

解決方案：

• 增益基準天線與源天線對準測試
• 被測天線通過帶有相應饋電端口所需加權值的饋電網絡轉接
• 在同一個工作頻帶內，測量高、中、低三個頻率點

智能天線技術的研究起始於20世紀60年代
，最初的研究對象是雷達天線陣
，主要目的是提高雷達的性能和電子對抗的能力。隨著移動通信的發展及對移動通信電波傳播、組網技術、天線理論等方麵研究的逐漸深入，數字信號處理芯片處理能力不斷提高，利用數字技術在基帶形成天線波束成為可能。到了20世紀90年代，陣列處理技術引入移動通信領域，很快形成了一個新的研究熱點——智能天線。其中，我國在享有獨立自主知識產權的TD-SCDMA技術中
，就已經成功地引進了智能天線技術。從某種程度上可以說，智能天線是3G區別於2G係統的關鍵標誌之一。
　　
智(zhi)能(neng)天(tian)線(xian)是(shi)利(li)用(yong)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)技(ji)術(shu)產(chan)生(sheng)空(kong)間(jian)定(ding)向(xiang)波(bo)束(shu)，使(shi)天(tian)線(xian)的(de)主(zhu)波(bo)束(shu)跟(gen)蹤(zong)用(yong)戶(hu)信(xin)號(hao)到(dao)達(da)方(fang)向(xiang)，旁(pang)瓣(ban)或(huo)零(ling)陷(xian)對(dui)準(zhun)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)到(dao)達(da)方(fang)向(xiang)，利(li)用(yong)多(duo)個(ge)天(tian)線(xian)單(dan)元(yuan)空(kong)間(jian)的(de)正(zheng)交(jiao)性(xing)和(he)信(xin)號(hao)在(zai)傳(chuan)輸(shu)方(fang)向(xiang)上(shang)的(de)差(cha)別(bie)
，將(jiang)同(tong)頻(pin)率(lv)或(huo)同(tong)時(shi)隙(xi)、同碼道的信號區分開來，最大限度地利用有限的信道資源。它在提高係統通信質量、緩解無線通信業務日益發展與頻譜資源不足的矛盾以及降低係統整體造價和改善係統管理等方麵
，都具有獨特的優點。
　　
既然智能天線有如此多的好處，那麼隨著TD-SCDMA係統商用化的腳步越來越近
，作為TD-SCDMA係統的關鍵技術之一的智能天線技術也越來越得到大家的重視，因此智能天線的測試方法也就顯得至關重要。
　　
智能天線的分類
　　
智能天線按照類型可以分為全向智能天線陣和定向智能天線陣。
　　
對於定向智能天線陣來說
，包括以下三類測試參數。

（1）電路參數。包括垂直麵電下傾角預設置值、垂直麵電下傾角精度、垂直麵機械下傾範圍；輸入阻抗、各單元端口駐波比

、相鄰單元端口隔離度
、每端口連續波功率容量。

（2）校準參數。包括校準端口至各單元端口的耦合度、校準端口至各單元端口幅度最大偏差、校準端口至各單元端口相位最大偏差、校準端口駐波比
、校準通道耦合方向性。

（3）性能參數。包括各單元端口有源輸入回波損耗、垂直麵半功率波束寬度

、垂直麵上部第一旁瓣抑製和下部第一零點填充；單元波束水平麵半功率波束寬度、增益
、前後比交叉極化比（軸向）和交叉極化比（±60°範圍內）；業務波束水平麵半功率波束寬度
、視軸增益、水平麵旁瓣電平和前後比、廣播波束水平麵半功率波束寬度、視軸增益、視軸增益Φ=±60°處電平下降、半功率波束寬度內的電平波動。

　　
對於全向智能天線陣來說
，也可以分為三類測試參數。
（1）電路參數。包括垂直麵電下傾角預設置值、垂直麵電下傾角精度
；輸入阻抗、各單元端口駐波比、相鄰單元端口隔離度、每端口連續波功率容量。

（2）校準參數。包括校準端口至各單元端口的耦合度、校準端口至各單元端口幅度最大偏差
、校準端口至各單元端口相位最大偏差、校準端口駐波比
、校準通道耦合方向性。

（3）性能參數。包括各單元端口有源輸入回波損耗、垂直麵半功率波束寬度、垂直麵上部第一旁瓣抑製和下部第一零點填充；單元波束水平麵半功率波束寬度
、增益、前後比交叉極化比（軸向）和交叉極化比（±60°範圍內）
；業務波束水平麵半功率波束寬度
、視軸增益、水平麵旁瓣電平
、廣播波束視軸增益、方向圖圓度。

智能天線的測試項目及測試方法
　　
下麵針對智能天線不同於普通天線的測試項目進行介紹。
　　
shouxian，zhinengtianxianbiputongtianxianzengjialexiaozhunduankou，zhuyaoshiweiledongtaidixiaozhungegedanyuanduankoudefuduhexiangweideyizhixing，xiaozhundezhunqueyufouzhijiejuedinglezhinengtianxiandeyingyongxiaoguo，yinci，duixiaozhunduankouzhigedanyuanduankoufuduzuidapianchahexiaozhunduankouzhigedanyuanduankouxiangweizuidapianchatichulexiangyingdeyaoqiu。zaiceshideguochengzhong
，xiaozhunduankouyumeigekuidianduankouxingchengyigexiaozhuntongdao，duirenyiduankoujinxingceliangdedaoxiangwei/幅度誤差，在相同頻點上取所有測量值之間的最大偏差即得到本指標。
　　
校準電路參數的測量示意如圖1所示。


圖1　天線校準電路測量示意
　　
測量步驟如下：

（1）將被測天線安裝在符合測量條件的自由空間或模擬自由空間；

（2）按測量係統要求進行係統校準

；

（3）將測量係統與被測天線的校準端口和第i個饋電端口相連接，被測天線的其餘端口一律接匹配負載，在工作頻率範圍內進行傳輸係數S（i
，CAL）的測量；

（4）重複步驟（3），測試所有端口的S（i，CAL）值。

測出校準端口CAL至多個輻射端口i的傳輸係數S（i
，CAL）後
，對所有測試的S（i，CAL）值分別求模和求相角，將所有模曲線和相角曲線分別畫在兩張圖中
，比較並分別求出最大的模（即幅度）偏差和相位偏差。
　　
其次

，是各單元端口有源輸入回波損耗。
　　
有you源yuan輸shu入ru回hui波bo損sun耗hao區qu別bie於yu普pu通tong的de回hui波bo損sun耗hao的de地di方fang在zai於yu它ta是shi在zai各ge個ge單dan元yuan端duan口kou均jun有you輸shu入ru信xin號hao，且qie是shi形xing成cheng不bu同tong方fang向xiang波bo束shu的de情qing況kuang下xia的de回hui波bo損sun耗hao，因yin此ci將jiang它ta叫jiao作zuo有you源yuan輸shu入ru回hui波bo損sun耗hao，測ce量liang示shi意yi如ru圖tu2所示。


圖2　有源回波損耗測量示意
　　[page]
有源輸入回波損耗間接測量步驟如下：

（1）將被測天線安裝在符合測量條件的自由空間或模擬自由空間；

（2）按測量係統要求進行係統校準；

（3）將測量係統與被測天線的第i個饋電端口相連接，被測天線的其餘端口一律接匹配負載

，在工作頻率範圍內進行複反射係數Sii的測量，測量的Sii讀數就是第i個饋電端口的自反射係數；

（4）將測量係統與被測天線的第i個和第j個饋電端口相連接，被測天線的其餘端口一律接匹配負載，在工作頻率範圍內進行傳輸係數Sij的測量，測試的Sij讀數就是第j個饋電端口到i個饋電端口的傳輸係數
；

（5）重複（3）、（4）步驟，測量所有端口的Sii和Sij的值；

（6）根據矩陣公式：[b]=[S][a]，可以求出任意幅/相激勵ai對應的反射信號bi，從而求出第i個輻射端口的複反射係數Γi=bi/ai

，根據複反射係數可以求出第i個饋電端口相應的有源輸入回波損耗為20lg（Γi）

；

（7）求所有輻射端口有源回波損耗的最大值；

（8）重複步驟（6）給出掃描角為0°、±30°、±45°、±55°的幅/相激勵ai
，求相應的有源回波損耗，重複步驟
　　
第三，智能天線比其他天線增加了單元波束
、廣播波束和業務波束的概念。
　　
danyuanboshushizhizhinengtianxianzhenliezhongrenyikuidianduankouzaiqitasuoyouduankoudoujiepipeifuzaishifashehuojieshoudaodefushefangxiangtu。duiyuzhinengtianxianlaishuo，danyuanboshudezhibiaoyaoqiuyuputongtianxiandeyaoqiuqubiebuda
，yincizaicibujinxingzhongdianjieshao。
　　
廣播波束是指對智能天線陣列施加特定的幅度和相位激勵所形成的全向覆蓋或扇區覆蓋的輻射方向圖。
　　
對於定向智能天線，廣播波束可以分為30°、65°、90°和100°，分別對應於不同扇區的覆蓋要求。對於全向智能天線，廣播波束應為360°覆蓋，因此對其圓度提出了相應的要求。
　　
butongdetianxianchangshang，youyugongyiheshejifangshibutong
，guangboboshudefuxiangjiaquanxishuyeyousuoqubie，yinciyaoqiutianxianchangshangtigongbutongguangboboshuxiangyingdefuxiangjiaquanxishu。
　　
業(ye)務(wu)波(bo)束(shu)是(shi)指(zhi)對(dui)智(zhi)能(neng)天(tian)線(xian)陣(zhen)列(lie)施(shi)加(jia)特(te)定(ding)的(de)幅(fu)度(du)和(he)相(xiang)位(wei)激(ji)勵(li)所(suo)形(xing)成(cheng)的(de)在(zai)工(gong)作(zuo)角(jiao)域(yu)內(nei)具(ju)有(you)任(ren)意(yi)波(bo)束(shu)指(zhi)向(xiang)掃(sao)描(miao)以(yi)及(ji)具(ju)有(you)高(gao)增(zeng)益(yi)窄(zhai)波(bo)束(shu)的(de)方(fang)向(xiang)圖(tu)。
　　
定向智能天線的第一種波束是指波束為天線端口輸入等幅同相信號得到的波束；另一種為各列單元的激勵幅度均勻且激勵相位呈線性遞增（差分相位規定為，其中：為工作頻段的中心頻點的波長、d為相鄰列的水平方向間距
、=60°）時所得到的增益。
　　
對於全向智能天線的第一種波束

，按照以下公式：


其中
，i=1，2，……N，N=8（對於8列陣）。
　　
計算出相應天線端口的幅度和相位，然後進行激勵即可得到第一種波束，其中為每個工作頻段的中心頻點。
　　
以增益測量為例，單元波束、業務波束和廣播波束的測試均可以采用圖3所示的測試框圖。


圖3　天線增益測試示意
　　
測試條件如下:

（1）被測天線與源天線具有相同的極化方式

（2）被測天線和源天線之間測量距離應滿足


式中：L——源天線與被測天線距離（m）

；
D——被測天線最大尺寸（m）；
d——源天線最大輻射尺寸（m）
；
——測試頻率波長（m）。

（3）被測天線應安裝於場強基本均勻的區域內
，場強應預先用一個半波偶極天線在被測天線的有效天線體積內進行檢測，如果電場變化超過1.5dB，則認為試驗場是不可用的

；此外，增益基準天線在兩個正交極化麵上測得的場強差值應小於1dB。

（4）測量用信號發生器、接收機等測量設備和儀表應具有良好的穩定性、可靠性
、動態範圍和測量精度，以保證測量數據的正確性。測量用儀表應有計量合格證，並在校驗周期內。
　　
測ce量liang開kai始shi前qian，應ying準zhun備bei好hao與yu測ce量liang參can數shu相xiang對dui應ying的de天tian線xian陣zhen列lie幅fu相xiang加jia權quan饋kui電dian網wang絡luo
，在zai對dui其qi幅fu相xiang加jia權quan值zhi確que認ren的de同tong時shi
，要yao在zai非fei被bei測ce網wang絡luo單dan元yuan端duan接jie匹pi配pei負fu載zai的de情qing況kuang下xia
，分fen別bie測ce量liang出chu總zong的de饋kui電dian輸shu入ru端duan口kou到dao各ge陣zhen列lie單dan元yuan輸shu入ru端duan口kou傳chuan輸shu係xi數shu的de模mo|Si,j|（dB），並利用公式：


（其中N為陣列單元饋電端口數）
，求出與測量參數對應的天線陣列加權饋電網絡的插入損耗Ln。
　　
kaishiceliangshi
，bixujiangbeicetianxianhezengyijizhuntianxianjiaotizuoshuipinghefuyangtiaozheng，yiquebaomeiyitianxianzaishuipinghefuyangshangdezuijiazhixiang，shiqijieshoudegonglvdianpingweizuida。
　　
測量步驟如下:

（1）增益基準天線與源天線對準
，通過轉接，使增益基準天線與接收機相連接，此時接收機接收功率電平為P1（dBm）。

（2）被(bei)測(ce)天(tian)線(xian)通(tong)過(guo)帶(dai)有(you)相(xiang)應(ying)饋(kui)電(dian)端(duan)口(kou)所(suo)需(xu)加(jia)權(quan)值(zhi)的(de)饋(kui)電(dian)網(wang)絡(luo)轉(zhuan)接(jie)
，使(shi)被(bei)測(ce)天(tian)線(xian)與(yu)接(jie)收(shou)機(ji)相(xiang)連(lian)，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)調(tiao)整(zheng)使(shi)它(ta)與(yu)源(yuan)天(tian)線(xian)對(dui)準(zhun)
，此(ci)時(shi)，接(jie)收(shou)機(ji)接(jie)收(shou)功(gong)率(lv)電(dian)平(ping)為(wei)P2（dBm）。

（3）重複步驟（1）和（2）
，直至P1和P2測量的重複性達到可以接受的程度。

（4）被測天線某頻率點的增益G按下式汁算：
G=G0+(P2-P1)+N式中：
G0——基準天線的增益（dBi）；
N——計入了對應天線陣列加權饋電網絡插入損耗Ln後的接收機輸入端分別到被測天線和增益基準天線輸出端通路衰耗的修正值（dB）。

（5）在同一個工作頻帶內，測量高


、中、低三個頻率點，並計算分貝平均值。

（6）根據電性能要求中的不同增益定義，設置陣列饋電網絡各輸出端口的幅相加權值，先測出饋電網絡相應的插入損耗
，然後重複步驟（4）和（5）
，分別進行相應增益測試。

性能判據為：

對於每個工作頻段都進行高、中、低三個頻點增益的測試，平均值應滿足增益指標的要求，而且高、中、低三個頻點增益的最差值不能小於增益指標1.0，否則，判定不合格。
　　
方向圖圓度（全向天線）、半功率波束寬度、前後比、交叉極化比和天線電下傾角的測量方法同理也可以參考增益的測試框圖和測試步驟進行，在此就不詳細介紹了。

zhinengtianxianceshidefuzadubiputongtianxianyaofuzadeduo，zhiyouzuohaoleyishangdeceshi
，cainengduizhinengtianxiandexingnengjinxingquanmiandekaohe
，jiangzhinengtianxiandeyoushifahuichulai。