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88必发国际平台:专家讲解5G移动通信中的未来天线

浏览次数: 日期:2018-05-22 05:09

  降低相互的影响,特别是不同功能模块,不同频段之间的互相干扰,之前学术界认为不会存在这种情况,但在工业界确实存在这个问题;

  这种天线主要基于两个技术:空波导传输的时候介质带来的损耗很小,所以可以用空波导来进行馈源传输。但这存在几个问题,因为是空气波导,尺寸非常大,而且无法和其它电路集成,所以比较适合高功率、大体积的应用场景;另一个是微带线技术,它可以大规模生产,但它本身作为传输介质的损耗很大,而且很难构成大规模天线阵列。

  这一实验验证了电磁透镜在基站上的应用,同时也验证了超材料技术在天线小型化的作用。

  5G通信到底需要什么样的天线?这是工程开发人员需要思考的问题。为此雷锋网IoT科技评论邀请了新加坡国立大学终身教授、IEEE Fellow陈志宁为大家讲解5G移动通信中的未来天线技术。

  如左侧所示,前面的透镜是用超材料制成的屏幕透镜,用两层PCB刻成不同的形状进行相位的调整,以实现特定方向的聚焦。右侧可以看出7个辐射单元性能,波瓣宽度是6.8,旁瓣是18dB以下,增益是24-25dB。

  毫米波的天线G将会拥有低频段和毫米波两个频段,而毫米波的波长很短损耗很大,所以在5G通信里面,我们必须解决这一问题。

  如果用多个单元在焦平面上辐射,就可以产生多个载波束的辐射,也就是所谓的波束成形;如果在这些波束之间进行切换,就出现波束扫描的现象;如果这些天线同时用,就可以实现Massive MIMO。这个阵列可以很大,但在每个波束上只要用很少的阵列就可以实现高增益的辐射。

  因为未来的网络会变得越来越细,我们需要根据周围的场景来进行定制化的设计,例如在城市区域内布站会更加精细,而不是简单的覆盖。5G通信将会应用高频段,障碍物会对通信产生很大的影响,定制化的天线可以提供更好的网络质量。

  到了第二代移动通信技术,我们才进入了蜂窝时代。这一阶段的天线逐渐演变成了定向天线为例,它有三个扇区。

  在失去控制信号时,控制柜能够保持最后状态(通/断)不变,直到接收到新的信号指令。控制柜采用磁保持继电器的直通型插件,信号接口采用光耦隔离。控制柜采用3NPE 400 V 50 Hz TN-S系统,三相五线制供电系统。控制柜安全性能要符合国家有关规定要求。

  MIMO技术提升了通信容量,这时候的天线系统就进入了一个新的时代,也就是从最初的单个天线发展到了阵列天线和多天线。

  从这个角度来说,IPTV的高速发展对于广电侧仅仅是多了一些收入分成而已,对于电视行业的整体发展,并没有明显的促进作用。

  用这个概念可以区分能量是从哪里来的,入射的方向和能量在阵列上或者焦平面上的位置是一一对应的。反之,在不同的位置激励天线,天线就会辐射不同的方向,这也是一一对应的。

  第一代移动通信几乎用的都是全向天线,当时的用户数量很少,传输的速率也较低,这时候还属于模拟系统。

  怎样降低相互之间的影响以耦合,如何增加信道的隔离度....这对5G终端天线提出了新的要求。

  但是,现在我们需要把目光投向远方,5G的部署工作已经启动了,天线G会扮演一个什么样的角色,5G对天线设计会产生什么影响?这是我们需要探索的问题。

  摘要:本文介绍了HFC传输网络中的电磁波噪声干扰,设备本身产生的噪声,HFC网络上行通道噪声,传输线路上从外界入侵的噪声以及终端用户噪声干扰产生的原因分析

  a) 根据卫星下行信号的极化方式,调整天线极化器:弄清极化器安装图的视角是面对天线或是背对天线向馈源看过去是很重要的,后馈天线表示从矩形波导口向馈源方向看过去,而前馈天线也是表示从波导口向馈源方向看过去。安装小口径天线时,往往是面向天线从波导口向馈源方向看。安装大口径天线时,往往是背向天线从波导口向馈源方向看。对照安装图安装极化器时,常因视角的不同而装反,而无法收到信号。b) 调整极化角:在卫星覆盖波束中心之外,由于地面天线所在地理位置于卫星波束中心的经度差和地球曲率的影响,存在极化角,即卫星发射的水平极化波极化相对要接收点卫星接收天线水平极化的夹角。极化角的存在会引起极化损耗,如果不调整极化角,消除影响,损耗将造成信号质量严重下降。

  (2)根据上面的计算为提高系统 C/N,Cable Modem工作在较高的电平:45dBmV。

  去耦,在MIMO系统里面,天线的互耦不仅仅会降低信道的隔离度,还会降低整个系统的辐射效率。另外,我们不能指望完全依赖于高频段毫米波来解决性能上的增长,例如25GHz、28GHz...60GHz都存在系统上的问题;

  例如波束阵列(实现空分复用)、多波束以及多/高频段。这些都对天线提出了很高的要求,它会涉及到整个系统以及互相兼容的问题,在这种情况下天线技术已经超越了元器件的概念,88必发国际官网:逐渐进入了系统的设计。

  普通的阵列如果有同样大小的口径,每次收到的能量是要所有的单元必须在这个区域内接收能量,如果在很大区域只放一个单元收到的能量只是非常小的一部分;和普通阵列不同的是,同样的口径在没有任何损耗的情况下,只用很少的单元就可以接收到所有的能量,不同的角度进来,这些能量可以被不同的地方同时接收。

  有线电视系统、电子卡口等设备才能通过统一平台进行联网和联动,并实现集中存储和管理,为上层的业务决策系统提供决策数据和依据,同时发挥的定位系统如北斗系统,城市应急指挥系统的联动,从而实现数字城市的有效运作。大部分事件都是在夜晚发生,而普通的产品在夜晚都是红外灯补光黑白效果有线电视系统。这些录像对事件的查看会丢失委多的色彩信息和关键细节。所以在效果上一定要达到24小时全彩。以东莞监控安装公司产品的警戒系统为例,其全部彩用星光和超星光级传感器,在夜晚无光或微光监控环境,无需外接补光设备,同样可以还原完美色彩图像有线电视系统

  在传统的有线电视分配网中,一般是按正向系统设计。设计的原则之一是,保证下行最高频率点的正向路径损耗基本一致,如光节点输出电平为99dBμV, 用户电平设计为64dBpV,则从光节点至各用户端的正向路径损耗均为99-64=35dBμV。这样设计的网络对上行信号而言,因其最高频率仅为65MHz,各用户的上行信号回传时,由于经由的路径各不相同,从各用户端至光节点的回传路径损耗往往要相差几十dB,造成从各用户端至光节点的回传路径损耗严重不一致。这样的网络对回传业务的开展将是十分困难的,常常出现的情况是初期开通某些少数用户时容易,而回传用户增多后开通信号将非常困难。光节点小区面积越大,户数越多,要使各用户端的回传路径损耗保持一致的目的也越难达到,网络设计也越困难,这也是HFC网络光节点小区不能太大的一个重要原因。

  A:国内有很多领先的天线企业,全世界最好的基站天线厂商十有七八在中国,其它几家外资企业的工厂也在中国。5G现在有很多方案,我们不确定哪一个会最终被使用,但从目前来说,现有的器件基本都能满足要求。

  不同系统的天线是设计在一起的,为了降低成本、节省空间就要做得足够小,所以就需要天线是多频段、宽频段、多波束、MIMO/Massive MIMO,MIMO对天线的隔离度。Massive MIMO对天线的混互耦都有一些特殊的要求。

  第一代天线是靠机械来实现倾角,第三代实现了远程的电调,5G如果能实现自调谐,是非常有吸引力的。

  5月17日,记者从甘肃移动召开的“绚丽丝路、智创未来”——中国移动5G(第五代移动通信技术,下同)和窄带物联网(NB-IoT)与数字甘肃峰会上了解到,作为“一带一路”战略的重要门户城市兰州已经获批成为全国首批5G规模组网建设及应用示范城市,甘肃移动已在兰州新区和有业务应用的热点区域开展5G网络建设,并在2020年实现商用。

  基站天线是伴随着网络通信发展起来的,工程人员根据网络需求来设计不同的天线。因此,在过去几代移动通信技术中,天线技术也一直在演进。

  未来,中国移动还将展开以下方面的研究工作,分别是:性能评估,继续开展宏站及室内场景下的性能评估工作;器件指标,尽快确定高频器件关键指标,推动厂商开发;外场测试,针对重点部署场景开展外场测试,进一步验证和优化关键技术性能。

  第四个是MEMS的应用。在频率很低的时候,MEMS可以用作开关,在手机终端,如果能对天线进行有效的控制、重构,就可以实现一个天线多用。

  过去天线的设计通常很被动:系统设计完成后再提指标来定制天线G现在的概念仍然不明确,做天线设计的研发人员需要提前做好准备,为5G通信系统提供解决方案,甚至通过新的天线G的标准定制以及发展。

  现在,下一代通信技术5G已经进入了标准制定阶段的尾声,各大运营商也正在积极地部署5G设备。毋庸置疑,5G将给用户带来全新的体验,它拥有比4G快十倍的传输速率,对天线系统提出了新的要求。在5G通信中,实现高速率的关键是毫米波以及波束成形技术,但传统的天线显然无法满足这一需求。

  第二个是,衬底或者封装集成天线。这些天线主要用在频率比较高的频段,也就是毫米波频段。虽然高频段的天线尺寸很小,但天线本身的损耗非常大,所以在终端上最好把天线和衬底集成或者更小的封装集成。

  控制系统配备有操作界面简洁方便、直观易用的控制台和备用控制器。备用控制器作为控制台的备用操作机构,能完成吊杆升降等基本功能。控制台能准确控制吊杆升降到指定位置,具备信息反馈功能,使操作人员能及时了解系统运行情况。反馈信息包括电源过压、欠压、电机堵转、缺相、过流等故障信息,以及吊杆高度、限位状态等运行参数。

  去相关性,这一点可以从天线和电路设计配合来解决,不过通过电路来解决方案带宽非常受限,很难满足所有频段的带宽。

  第三个是电磁透镜。透镜主要应用于高频段,当波长非常小的时候,放上一个介质可以去到聚焦的作用,高频天线体积并不大,但是微波段的波长很长,这就导致透镜很难使用,体积会很大。

  关键的瓶颈并不是材料自身,而是材料带来的设计问题和加工上的问题。不过PCB只适合在60GHz以下的频段,在60GHz以后推荐用LTCC,但到200GHz后,LTCC也存在瓶颈。

  除此之外,5G移动通信的天线还面临了一个新的问题共存。

  实现Massive MIMO,收发都需要多天线天线天线...)。这样的多天线系统给终端带来最大的挑战就是共存问题。

  这大大简化了整个系统,如果每次工作只有一个方向的时候,只要一个局部的天线工作就可以,这就减少了同时工作天线的个数。而子阵的概念不同,它是让局部多天线构成子阵,这时候通道数是随着子阵单元数的增加而减少的。例如10×10的阵列,如果用5×5变成子阵的话,那么就变成了只有四个独立的通道,整个信道数也就减少了。

  上图右侧显示的是在基带上算出来透镜对系统的影响,水平方向是天线个数,假设水平方向上一个线个单元,用透镜的情况下,只用5个单元去接受被聚焦后的能量比不用透镜全部20个单元都用上的效果要更好,前者的通信质量更高以及成本、功耗更低。即便是最糟糕的情况,波从所有方向入射,这20个单元都用上和后者的效果也是一样的。所以用透镜可以改善天线的性能用少量天线个数,达到以往大型阵列的效果。

  按照业界的定义,天线是一种变换器,它把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换,也就是发射或接收电磁波。通俗点说,无论是基站还是移动终端,天线都是充当发射信号和接收信号的中间件。

  八十年代的天线还主要以单极化天线为主,而且已经开始引入了阵列概念。虽然全向天线也有阵列,但只是垂直方向的阵列,单极化天线就出现了平面和方向性的天线。从形式来看,现在的天线和第二代的天线年,双极化天线交叉双极化天线)开始走上历史舞台。这时候的天线性能相比上一代有了很大的提升,不管是3G还是4G,主要潮流都是双极化天线G时代,出现了很多多频段的天线。因为这时候的系统很复杂,例如GSM、CDMA等等需要共存,所以多频段天线是一个必然趋势。为了降低成本以及空间,多频段在这一阶段成为了主流。

  用户分配网在这里指楼放至用户端的分配网络,大量的实验数据表明,50%干扰信号来自用户分配网,分配网的抗干扰能力很大程度上决定了整个系统抗干扰性能。

  过去二十年,我们见证了移动通信从1G到4G LTE的转变。在这期间,通信的关键技术在发生变化,处理的信息量成倍增长。而天线,是实现这一跨越式提升不可或缺的组件。

  安放于客厅的空气质量检测器体型小巧,但本领不小:不仅可检测室内空气温度、湿度、甲醛等状况,也可与其它智能设备联动起来,保证室内空气质量,如湿度过低将自动打开加湿器。

  A:如果仅仅是阵列贴片,那整个5G的挑战就会大大减少,但这要看具体应用。5G通信最低的频段是3GHz,这和LTE相差无几,还是要用阵子天线GHz,可以用阵子或者贴片,但是到28GHz以后用贴片更适合,但也可以用透镜天线、波导缝隙天线,因为高频波导的传输的欧姆损耗是比较小的,所以从整个系统的效率来看,用波导天线也是有可能的。如果仅限于某种形式的天线,会限制天线发挥的空间。

  这包括单个天线的设计以及系统层面上的技术,系统层面的上文有提到,例如多波束、波束成形、有源天线阵、Massive MIMO等。

  基于这两个技术就可以产生衬底集成的波导技术。这一技术最早由日本工业界提出来,他们在1998年发表了第一篇关于介质集成的波导结构论文,提到了在很薄的介质衬底上实现波导,用小柱子挡住电磁波,避免沿着两边扩。这不难理解,当两个小柱子的间距小鱼四分之一波长的时候,能量就不会泄露出去,这就可以形成高效率、高增益、低轮廓、低成本、易集成、低损耗的天线。

  HFC网络设备管理系统的前端控制器是设备管理器与I类应答器之间的通信网关,它完成设备管理器与应答器之间的协议转换,并实现数据接收和发送、数据调制解调等功能。

  A:未来5G终端上到底有多少位置可以给我们部署天线是个问题。目前,天线的设计还是跟着系统走,系统设计好了,才会考虑到天线的位置。从技术角度来讲,离设备头部越远越好,目前手机上一般都是双天线,主天线一般是在下半部,因为头对能量有吸收遮挡;另外,天线之间尽量共用,减少天线占用的空间;第三个是多天线系统,原则上是越远越好,但是面积有限,需要靠空间分集、极化分集,尽量减少天线之间的相关性。

  陈志宁:双博士,新加坡国立大学终身教授,国际电子电气工程师学会会士(IEEE Fellow),国际电子电气工程师学会天线与传播学会杰出演讲人;现担任IEEE Council on RFID (CRFID)副主席和杰出演讲人;已发表了五百余篇科技论文,其中一百多篇IEEE Trans,出版了五部英文专著,并拥有几十项国际天线专利和成功的技术转让。

  [摘要]:HCF网络的上行汇聚噪声的解决是双向网络建设的关键。本文在讨论了HFC网络的上行回传噪声的基础上,提出了几种抑制和解决上行回传噪声的方法。

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