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什么是阵列天线?阵列天线在5G中的重要作用

2021/2/8 10:58:30
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随着5G时代的到来,更多5G基站将被建成,极大地带动了电子元器件的市场需求,也提高了电子元器件更迭换代的速度,从5G需求层面来看,电子元器件市场的发展前景极为可观。


什么是阵列天线?阵列天线在5G中的重要作用


5G催生手机与基站天线进入Massive MIMO时代,天线量价齐升。5G需要部署在多个频段,因此需要使用频谱更宽裕且带宽更宽的毫米波波段进行通信,使用大规模天线技术,因而手机天线在5G时代数量增加。天线在通信、广播、电视、雷达和导航等无线电系统中被广泛的应用,起到了传播无线电波的作用,是有效地辐射和接受无线电波必不可少的装置。而天线中,阵列天线或成主流。


下面我就来简单的介绍一下什么是阵列天线


阵列天线的定义:阵列天线是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线。

由于天线通信知识和技术的迅速发展,以及国际上对天线的诸多研究方向的提出,都促使了新型天线的诞生。阵列天线就是研究的一种方向,所谓阵列天线不是简单的将天线排成我们所熟悉的阵列的样子,而是它的构成是阵列形式的。


就发射天线来说,简单的辐射源比如点源,对称振子源是常见的构成阵列天线的辐射源。它们按照直线或者更复杂的形式,根据天线馈电电流,间距,电长度等不同参数来构成阵列,以获取最好的辐射方向性.这就是阵列天线的魅力所在,它可以根据需要来调节辐射的方向性能。由此产生出了诸如现代移动通信中使用的智能天线等。


我相信,在不久的将来,这些高技术含量的天线将会带给我们同样高质量的通信环境。


工作原理:

阵列天线的辐射电磁场是组成该天线阵各单元辐射场的总和(矢量和)。由于各单元的位置和馈电电流的振幅和相位均可以独立调整,这就使阵列天线具有各种不同的功能,这些功能是单个天线无法实现的。


什么是阵列天线?阵列天线在5G中的重要作用


图1为最简单的二元天线阵。把功率P馈给一个天线单元时,在天线最大辐射方向足够远(距离r)的A点产生场强E0,当把同样的功率馈给等幅同相二元天线阵(图1)时,每个天线单元得到一半功率,它们在A点各产生相同的场,则合成场强。也就是说,总馈电功率不变,而产生的场强却增大到原来倍,即天线阵的增益增大,与一个单元相比,辐射也较集中。


上述结论是在认为两天线单元间相互没有影响时得出的,这只有当两单元相距很远时才能达到。天线阵的单元数越多,天线阵的增益就可能越高,当然天线阵的尺寸也就越大。


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