有源天線

有源天線內部集成了接收天線模組、低噪聲放大模組、電源供給模組。而無源天線它一般只包括接收天線模組。有源天線是由固定的低壓穩壓電源供電。有源天線中的有源器件可以工作在線性和非線性兩種情況，互易原理適用於前者，而不適用於後者。

基本介紹

• 中文名：有源天線
• 外文名：Active antenna
• 對應項：無源天線

基本定義

只含金屬和介質的一般天線中如果還含有晶體三極體、隧道二極體、變容二極體等有源器件，就成為有源天線。它能改善電小天線的性能。有源天線中的有源器件可以直接裝入天線，也可以使天線和放大器連線而組成一個天線系統。普通天線配以有源器件,可以改善電小天線的阻抗，展寬頻帶,改善系統的噪聲特性等，所以有源天線有助於實現天線小型化。

有源天線內部集成了接收天線模組、低噪聲放大模組、電源供給模組。它是由固定的低壓穩壓電源供電。有源天線中的有源器件可以工作在線性和非線性兩種情況，互易原理適用於前者，而不適用於後者。

原理結構

在有源天線結構中，每一個天線陣子的背後直接連線分散式的微型收發單元（micro-radio），包括數模/模數轉換器、放大器（PA）低噪放（LNA）和雙工器（duplexer），所有的微型收發單元由數位訊號處理模組(digital signal processing，DSP)控制，實現同步功能和數字波束賦形功能，Optical(common public radio interface，CPRI)接口用於連線基帶處理單元(base band unit，BBU)，實現I/Q數據的遠程傳送。圖冊中圖1是一個典型的支持2×2 MIMO（2收2發）的有源 陣列天線結構圖。有源天線內部的射頻部件與傳統的射頻拉遠模組(remote radio unit，RRU)相比，主要的區別在於使用了大量的分散式、小型化、高集成度、低功耗的RoC（radioon chip）、雙工器和小功放。這種結構的有源天線能夠進一步減少饋線連線的功率損耗，可使系統具有更 高的信噪比、更好的阻抗匹配以及更寬的頻帶。典型有源天線結構如圖冊中圖1所示。

實際套用

移動通信系統中的有源天線是將基站的射頻部分集成到天線內部，採用多通道的射頻和天線陣子配合，實現空間波束賦形，完成射頻信號的收發。每個有源單元除了作為輻射/接收單元，輻射/接收電磁信號之外，還作為電路的一部分，具有諧振、濾波、功率放大等作用。

技術優勢

通常有源陣列天線是由多個分散式收發單元和輻射模組組成，每個輻射模組的頻率、幅度、相位可控，能形成單個或多個波束，並可控制波束指向及波束重構，以實現大角度範圍內的靈活掃描。與傳統的無源天線系統相比，有源天線系統具有諸多技術優勢。

1.集成度高，天面要求低，便於快速安裝。圖冊中圖2是基站架構演進趨勢圖，從中可以看出，與當前使用RRH(remote radio head)的分散式基站相比，有源天線基站將射頻單元集成於天線內部，節省了RRH的安裝空間，大大降低了對天面資源的要求，高度集成產品更容易安裝和替換，節省工程時間和人力成本。同時，射頻單元內置於天線內部，實現零饋線、零損耗，節省饋線的投資以及饋線損耗對性能的影響，提升機頂輸出功率和接收機的靈敏度，對網路覆蓋性能的改善大有益處。

2.具有一定的自我修復（self-healing）能力有源天線使用分散式多通路設計結構，具有冗餘備份功能，某些陣子的失效不會導致整個扇區失去服務功能，當系統檢測到某些陣子損壞後，會通過調整剩餘陣子的幅度和相位來補償增益損失，從而實現自動補償功能，大大提高了系統的可靠性。自我修復能力如圖冊中圖3 所示，當某個陣子失效後，如果不作補償，天線方向圖與之前相比有一定的偏離和增益損失，經過補償之後，天線方向圖有明顯改善，當然，系統的有效全向輻射功率 (effective isotropicradiated power，EIRP)和接收信號水平有一定的損 失，是不能完全補償的。

3.靈活多樣的電子下傾技術使系統覆蓋和容量有明顯提升由於有源天線每個陣子都有獨立的收發單元 ，能夠實現對信號幅度和相位的單獨控制，具有靈活多樣的電子下傾功能，不同的載波 採用不同的下傾角、上下行獨立下傾角、垂直多扇區等，仿真結果表明，這些技術便於實現更加精細的網路最佳化，使系統覆蓋和容量有明顯提升。

4.節能環保。有源天線將射頻緊密集成到天線中，沒有了饋線的損耗，在保證相同輸出功率的情況下，功耗更小，基站的射頻部分置於塔上自然散熱，可以大大減少機房內空調的使用，有效降低了行動網路的能耗，同時有源天線簡潔好看，視覺效果佳，起到了節能環保的作用。