從“見(jiàn)字如面”的書(shū)信溝通到“萬(wàn)物互聯(lián)”的無(wú)線通信，人們的通信方式不斷優(yōu)化，通信關(guān)鍵技術(shù)也在不斷提升。天線，作為無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵要素之一，發(fā)揮著不可替代的作用。

在5G通信技術(shù)中，其波束賦型、3D-MIMO和天線增強(qiáng)技術(shù)使設(shè)備體積越來(lái)越小、天線數(shù)量越來(lái)越多，由此對(duì)通信天線的技術(shù)要求也越來(lái)越高。如何積極應(yīng)對(duì)5G帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，已成為眾多企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。

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(dǎo)行波變換成在自由空間中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反變換的變換器。

常見(jiàn)的通信天線包括：

lBT和WiFi天線

l手機(jī)天線

l車(chē)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(wú)線電波發(fā)射到空氣中，以光速進(jìn)行傳播，最終抵達(dá)接收天線。那么，什么是無(wú)線電波呢？

無(wú)線電波是電磁波的一種，通常指波長(zhǎng)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(guò)天線發(fā)射和接收，故稱(chēng)之為無(wú)線電波。

（紅色的線表示電場(chǎng)，藍(lán)色的線表示磁場(chǎng)，電磁波的傳播方向同時(shí)垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向。）

極化是表征均勻平面波的電場(chǎng)矢量（或磁場(chǎng)矢量）在空間指向變化的性質(zhì)。

無(wú)線電波的極化是由電場(chǎng)矢量在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡確定的。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，稱(chēng)為“垂直極化波”。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱(chēng)為“水平極化波”。

3、天線的主要技術(shù)指標(biāo)

（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(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)（歸一化模值）隨方向變化的圖形，是對(duì)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(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。

l帶寬：天線方向性增益下降3dB時(shí)，對(duì)應(yīng)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(shí)的角域?qū)挾取?/p>

l前后比：方向圖中，前后瓣最大電平之比稱(chēng)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(shuō)明從天線能夠獲得的信號(hào)正交性越強(qiáng)，兩路信號(hào)之間的相關(guān)性越小，極化效果越好。

l旁瓣抑制：也稱(chēng)副瓣抑制，抑制同頻干擾或?qū)ьl污染的輔助指標(biāo)。

l零點(diǎn)填充：也稱(chēng)零深。主瓣與第一副瓣之間的凹點(diǎn)。

（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(gè)端口的輸入功率耦合到另一個(gè)端口上的輸出功率比值。

l無(wú)源互調(diào)：互調(diào)指非線性射頻線路中，兩個(gè)或多個(gè)頻率混合后所產(chǎn)生的噪聲信號(hào)。

l功率容限：即無(wú)源器件接入的信號(hào)最大輸入功率。

4、通信天線應(yīng)用的技術(shù)難點(diǎn)

“天線”看起來(lái)簡(jiǎn)單，實(shí)際卻有大學(xué)問(wèn)。天線性能直接影響通信系統(tǒng)指標(biāo)，在產(chǎn)品入市前需要進(jìn)行相關(guān)性能指標(biāo)測(cè)試，確保產(chǎn)品符合滿(mǎn)足高質(zhì)量通信技術(shù)要求。

（1）天線遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試：依據(jù)天線的測(cè)試?yán)碚摵吞炀€的輻射參數(shù)指標(biāo)，應(yīng)在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)公式L=2D2/λ，直接遠(yuǎn)場(chǎng)需要使用大型的天線暗室或者緊縮場(chǎng)，這兩種暗室的建設(shè)成本都很高，門(mén)檻相對(duì)較高。

（2）陣列天線測(cè)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(shù)。傳統(tǒng)的測(cè)試方法，已無(wú)法滿(mǎn)足5G對(duì)于天線性能指標(biāo)的測(cè)試要求，因此需要使用緊縮場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)性能指標(biāo)測(cè)試。

5、廣電計(jì)量通信天線技術(shù)解決方案

廣電計(jì)量作為全國(guó)化、綜合性的國(guó)有第三方計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，專(zhuān)注于為客戶(hù)提供計(jì)量、檢測(cè)、認(rèn)證以及技術(shù)咨詢(xún)與培訓(xùn)等專(zhuān)業(yè)技術(shù)服務(wù)。作為工業(yè)和信息化部產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)公共服務(wù)平臺(tái)、中國(guó)通信工業(yè)協(xié)會(huì)計(jì)量檢測(cè)服務(wù)中心、美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室，廣電計(jì)量構(gòu)建了通信行業(yè)領(lǐng)先的計(jì)量檢測(cè)技術(shù)服務(wù)能力，如基站輻射檢測(cè)、電磁兼容試驗(yàn)、可靠性與環(huán)境試驗(yàn)、產(chǎn)品全球認(rèn)證等，并不斷開(kāi)拓在5G通信領(lǐng)域的深度和廣度，致力于為政府監(jiān)管部門(mén)、運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備/終端制造商及零部件供應(yīng)商等提供一站式的計(jì)量檢測(cè)技術(shù)解決方案。

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

檢測(cè)項(xiàng)目：

檢測(cè)（有源）項(xiàng)目：

l總?cè)蜉椛涔β剩═RP）

l總?cè)蚪邮侦`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(jī)2D/3D輻射方向圖

l整機(jī)2D/3D接收方向圖

檢測(cè)（無(wú)源）項(xiàng)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(guān)性系數(shù)（ECC）

l零深

球面近場(chǎng)：覆蓋無(wú)線通信基站及基站天線等產(chǎn)品的測(cè)試。

檢測(cè)項(xiàng)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(chǎng)：覆蓋無(wú)線通信基站及基站天線、雷達(dá)天線、毫米波終端等產(chǎn)品的測(cè)試。

檢測(cè)項(xiàng)目：

無(wú)源設(shè)備：

l2D/3D輻射方向圖測(cè)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(shè)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(jī)靈敏度

l波束賦形方向圖