智能天线是怎样炼成的?

2011-11-27 10:55:40来源: c114

    天线是无源器件,按波瓣角度区分,有全向天线和定向天线两种:全向天线通常覆盖角度大,但覆盖距离较近;定向天线覆盖距离虽然远,但却是以牺牲覆盖角度为代价的。那么有没有一种天线,既能全方位覆盖各个角度,又能在每个角度都获得更远的覆盖距离呢?——答案是肯定的,那就是智能天线

    先来分析一下在WLAN系统中,全向天线和定向天线在使用时有哪些不足,或者是需要改进的地方。

    如图1所示,全向天线虽然能够将图中两个用户都覆盖到,但由于每个时刻,中心的AP只能和一个用户交互报文,此时只有蓝色部分形成了有效覆盖,其他绝大部分信号传播都造成了能量浪费,属于无效的覆盖,如果能将此部分浪费的能量集中到有效覆盖区域,势必会获得更高的信号强度以及传输带宽;而对于定向天线而言,由于能量的集中,覆盖区域内的信号强度会比较高,但是由于信号覆盖角度较小,很多需要覆盖的范围没有信号可以到达。如果在右侧用户空闲时,可以将信号转移至左侧用户,势必可以提高覆盖的有效性,以及大幅提高用户的接入能力。

    可见,如果天线更“智能”一点,当AP与某一用户通信时,天线就自动调节成定向天线,把“能量束”直接瞄准该用户,一方面该用户获得的信号强度会比较高,另一方面不该被“打扰”的用户也不会被干扰,这样的结果显然是最为完美的。智能天线由此而产生。

    那么从技术的角度看,如何能让智能天线随时根据需要,想覆盖哪里就覆盖哪里呢?现在一般有两种技术方式:一种是波束切换天线,另一种是自适应阵列天线。

    波束切换方式的天线,一般由多个窄波束天线够成,每个窄波束天线由于角度小,所以通常增益很大,覆盖距离较远。一般在工作时,对于一个用户,众多天线中,只有一个窄波束天线是出于工作状态的。当用户更换,或用户位置转移时,智能天线系统会根据情况更换窄波束天线的工作状态,即停掉之前的窄波束天线,然后让另一个角度正确的窄波束天线继续工作。由于窄波束定向天线通常个头较大,所以一般这类智能天线都在室外场景使用,比如TD系统的一些基站就采用这种智能天线装置,如图2所示。

    波束切换式天线,一般形成的天线角度个数,与其窄波束天线个数相当。所以由于硬件设计限制,这种天线不可能有很多或很细致的天线角度可供选择。从天线尺寸角度看,这种天线也只能在室外环境,即对空间没有多少要求的环境中使用。

自适应阵列天线。

    阵列天线由多个天线形成阵列,在工作时,通过不同天线的组合工作,形成不同的天线波瓣,实现多种方向、角度、增益都不相同的“虚拟天线”,以适应不同工作环境,不同用户的位置,以及避免不必要的干扰。自适应阵列天线在工作时通过对工作环境的判断,以及用户位置的感知,经过内部芯片处理,能够迅速计算出最佳的天线组合方式,达到想覆盖哪里,就覆盖哪里的目的。无线接入设备可通过不同天线的组合,形成最多4096种不同的波瓣模式,可以轻松的适应各种室内环境,增加覆盖范围,达到稳定网络质量之目的。

关键字:智能天线

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2011/1127/article_8810.html
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