天线技术论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇天线技术论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

2、4G移动通信技术的安全缺陷继解决措施

病毒，一般来说，是有些计算机操作人员恶意制造的一些计算机操作指令，载入在一些人们常用的软件和网页当中传播，破坏计算机的信息安全。病毒对网络通信的破坏是猝不及防的，而且其传播速度很快，在很短的时间内能让成千上万的文件或者程序受到攻击。而且病毒自身繁殖性也很强，一旦遭到病毒侵害的程序就会自身复制，能够像生物病毒一样繁殖下去，对通信安全将造成巨大的危害。黑客，一般都拥有大量的计算机相关的技能，能够轻易侵入别人的电脑或者拿别人的电脑当跳板再入侵其他的电脑来窃取用户信息，或者破坏通信信息安全。黑客非法地对国家政府、军事情报机关的网络、军事指挥系统、公司企业的计算机系统进行窃听、篡改，以达到危害国家安全，破坏社会稳定，致使企业造成损失，这将对用户的通信安全产生巨大的威胁。网络服务器或者浏览器本身存在的安全缺陷，极易被一些恶意软件携带的病毒攻击，而这些病毒经常不容易被发现，最终对通信和信息交换造成破坏。科技不断地发展，我们有信心解决以上提出的安全问题，为了有效地解决，我们在4G移动通信技术研究和开发的过程中一定要严密把控各方面的环节，确保第四代移动通信技术对于用户数据的信息安全。采取增加网络防火墙，使用更加复杂的秘钥等措施，提高系统的抗攻击能力，在不影响数据安全和完整性的前提下，同时提高系统的恢复能力。同时，各国政府也要成立专门的机构，出台相关的法律法规，增加对网络安全管理人员的培养，普及安全知识，同时加大对安全保护措施的投资力度，对危害通信安全和网络安全的不法分子严惩不贷。

篇2

2数据库自动分片设计

管理系统在运行中会产生大量的写操作，进而带来频繁的磁盘I/O操作，在大数据下，最好采用将数据库分布在多台服务器上，即分片［7］。本文采用Auto-Sharding(自动分片)及Replic-Set(复本集)相结合的方式来减轻单个数据库服务器的负载，即在每台Server上各自运行一个实例，组成一个Replic-Set，最后再各运行一个实例，组成ConfigServer。直接执行Addshard操作即可增加分片以缓解服务器的压力，实现动态扩展。分片的实现重点在于片键设计。本文将保存天线参数信息的集合声明了一个复合片键{Lacci:1，Day:1}。当来自不同的小区(可以根据Lacci进行判断)向集群系统插入数据时，可以预计到在大部分情况下，同一小区的数据会落在单个块或片上。

3数据库查询的实现

数据查询功能为本数据库设计的重要功能之一。数据库将小区信息、天线参数等相关的数据信息根据用户的要求，以界面或报表的形式全部或部分的显示给用户。基于本数据库的设计，用户通过数据查询菜单进入相应查询界面，获取小区信息、终端信息及告警信息等。实现“天线工程参数查询”功能的工作流程如图3所示。为了实现小区天线参数查询功能，客户端需要向数据库发送2次请求，用户根据需求，向控制器发送查询请求，控制器处理查询命令，对相应的小区进行信息查询，待小区返回信息后，将用户的查询命令发送至对应小区，根据需求读取有用信息，并返回给用户。跟关系型数据库相比，由于省去了大量的多表连接操作，实际上查询的效率要高于基于关系型数据库的多表连接查询。查询工作的SQL语句如下。

4数据库备份与恢复

数据安全在数据库设计中有很重要的地位。在各种意外情况下，如计算机硬件故障等，对数据库进行备份和恢复能够保障数据的完整性和安全性，使得数据损失降到最小［8］。本数据库设计的备份选用的是副本集的方式［7］:在主节点上进行操作，写入的数据被一步地同步到所有的从节点上，并从主节点或从节点上读取数据，如果主节点由于某些原因断线，会自动将一个从节点提升为主节点。在查询分析器中运用SQL语句完成数据库的备份和恢复。在数据库管理界面中，用户通过数据库备份与恢复功能进行相应操作，确保数据的正确行和完整性。

篇3

现在，各行各业在发展过程中在节能环保方面都有了新的要求，因此，为了更好的适应时代的发展变化，农业在发展过程中一定要非常的稳定，这样才能更好的保证粮食供应不会出现任何问题。在农业发展过程中，水利工程对其发展有很大的保障作用。因此，在农田水利方面也要重视高效、节能以及环保方面，这样才能更好的推动农业的可持续发展。在农田水利技术方面，我国已经有了很大的发展，在水资源的利用效率方面有了很大的提高，同时，对作物的水分也需求进行信息采集，因此，能够更好的对水量进行控制。在对理论进行研究的时候，前期是比较单一的，只是对单纯的土壤水分进行了水分控制研究，因此，现在，研究理论已经向多元化方向发展了，在这种情况下，能够更好的对全方位的水分转移进行规律性研究，同时，对水分的承载体也进行了更多方面的研究。在研究对象方面不仅仅进行了水分的研究，同时对养分和水热情况也进行了分析。这样能够更好的对不同条件下的灌溉进行研究，同时，在灌溉时候也能制定出不同的方式，在制定灌溉方式的时候，要对植物的生长规律进行必要的研究，同时，对生长环境也要进行分析，这样才能更好的促进植物的生长。农田水利工程在节水方面要建立一个非常严谨的理论体系，这样能够保证研究方面更加的科学，同时也能更加的系统。农田水利在水系研究方面研究的对象非常多，其中包括地表水、农田大气水、土壤水、地下水以及植物水进行研究，在研究的过程中要对其相互之间的转化关系进行掌握，这样能够更好的对农作物的水分蒸发量和流域的蒸发量进行计算，在研究的过程中，要将农田水利工程的高效性和节能性作为工作的目标。在对节水高效模型进行研究的时候，要对相关的重点进行研究，同时对相关的方法也要进行重视。对农作物的水分研究从单一的研究领域向更广的范围进行研究，能够更好的对水分的空间性进行研究，同时也能更好的对分布规律进行研究。在对农田水利进行研究的时候，针对传统的农作物主要有小麦、水稻和玉米，这些农作物是大规模种植的，因此，在进行现代农田水利研究的时候要从这些农作物的研究中走出来，研究的方向要向经济作物转移，这样能够更好的满足现在的农业生产环境，同时，在研究过程中，对不同的作物在不同的阶段的水分情况进行研究，这样能够更好的掌握其水分需求变化，同时，对植物的生长状态要进行研究，这样能够更好的保证农田水利节水建设的实现。在经过了严谨的研究分析以后，可以对农作物的灌溉水量进行控制，同时，为了更好的实现节约和高效的目的，可以建立必要的基础保障措施，这样能够更好的做到适度的调节。

1.2设备、材料的节水研发

在节水灌溉设备方面有了很多的变化，现在，主要应用的设备有外混式自吸泵、新型金属快速接头、地面移动铝合金管道系统设备、田间闸管系统设备、调压给水栓、竖管万向座、恒压喷灌设备、绞盘式喷灌机、折射式微喷头、旋转式微喷头、微灌用压力-流量调节器、微喷连接件、水动式施肥泵、水动反冲洗沙过滤器、平面迷宫式滴头、毛管移动机具、滴灌设计CAD系统、地下滴灌专用滴头、经济型内镶式滴灌管及配套设备、波涌灌设备、U型防渗渠道施工机械、SYZW-1智能型量水仪、WIS-2智能型量水仪、长喉槽量水槽等24种节水新设备，其中16种产品实现产业化。在节水新材料研究上，提出了适合U型渠道衬砌构件的混凝土配合比，选用焦油塑料胶泥条和遇水膨胀橡胶止水条作为预制衬砌渠道伸缩缝材料，较好地解决了渠道接缝渗漏问题。

1.3农用水资源的合理开发及农业节水新技术研究

在水库灌区建立流域水资源的优化调度模型能够更好的对径流的水量进行控制，同时对储蓄的水量和灌区的农作物的种植结构进行结合，这样能够更好的保证输水的能力，进行更好的分析，能够更好的对水资源进行合理的配置，同时也能更好的实现水资源的优化调度，对提高供水效率非常有帮助。在灌溉水源非常多的地区，要将灌溉区的地表水和地下水进行联网，这样能够更好的在优化水资源方面进行配合，同时，在自动化控制技术方面也能取得很好的效果。农田在灌溉方面要实现分散水源集中控制，这样能够更好的实现统一调度，同时，也能更好的对有限的水资源进行更好的利用，这样能够更好的提高灌溉的效率。在输水和配水的环节上也要进行节水工程设计，在施工技术方面也要进行提高，这样能够更好的形成集成灌溉的模式。在膜下滴灌技术中，能够更好的通过滴灌的方式来使农作物的根系更好的吸收水、肥和农药，这样能够更好的保证农作物的生长，同时，也能更好的保证农作物生长过程中水分的充足。

2农田水利科技发展方向

2.1作物节水高效灌溉制度研究

为了以最少的灌溉水投入获取最高利益，应制定相应的灌溉方案，包括农作物播种前及全生育期内的灌水次数、灌水时间、灌溉定额。在灌区开展不同作物、不同生长条件下的耗水量研究，特别是随着作物种植结构的调整，应加大对各种经济作物的耗水量研究，寻求作物在不同生长环境条件下的节水高效规律。以此为基础，制定灌区在不同的供水、气象、农艺、管理等条件下的节水高效灌溉用水方案，采用现代化手段进行灌区实时灌溉预报，指导农民进行灌溉。

2.2农业节水设备的产业化

根据我国农业生产向高效集约化经营发展的趋势，节省劳力、生产效率高、自动化程度高的节水灌溉机具应成为今后研究、开发和产业化的重点。如机械移管的喷灌机具，地下滴灌设备，大、中、小型的渠道防渗衬砌机具，农田精细平地、开沟、打畦机具，各种自动阀门，以及灌溉自动化控制设备等。

2.3高新技术的应用研究

目前农田水利建设中突出问题就是水资源的匮乏，由于用水的减少，在农田灌溉上的供需关系就会出现矛盾，而在农田相关的排水以及灌溉上又十分的复杂，所以，自动化的智能农田水利建设成为了必然的发展趋势，通过各种先进的智能技术，将可利用技术有效的转变为提高农田灌溉和排水的技术，应用到实际的生产中，有效的消除不合理的农田灌溉对生产以及生态的影响。这才是新时代的农田灌溉所要发展的方向。

篇4

1.2编码调制油田数据传输系统编码调制分为二进制编码调制、十进制编码调制以及十六进制编码调制。十进制编码调制的输入端有10个数据连接点，每个数据点代表不同的数据值。输出部分的连接点共有4个，形成为8421十进制编码。该数据连接点的排布从左向右为I0~I9，当编码的数字首位为0，其他数字为1时，输出端编出的码型序列为0；当编码的数字第二位为0，其他数字为1时，输出端编出的码型序列为1；当编码的数字第三位为0，其他数字为1时，输出端编出的码型序列为2，以此类推，即为十进制编码转换原则。十进制编码比二进制编码过程复杂，但保密性能比二进制好。十六进制编码与十进制编码过程相类似，但是对9以后的数字编码要用ABCDEFG进行编制，当编制的数据信息为103131156时，那么接收到的编码序列即为A3D1F6。数据传输系统中二进制编码技术通常应用于传输话音信号，其优势为编码技术简化，占用的信道宽；十进制编码和十六进制编码技术应用于传输视频信息与数据信息，这两种编码技术保密性能佳，并且在传输数据信息中添加了冗余码与纠错码，可保证传输信息的有效性。

1.3移动天线射频移动天线射频技术中的设备根据俯仰角度不同，分为全向天线与定向天线两种类型。全向天线由于覆盖范围大，发射功率低，所以容易受到大气层中电磁波的干扰，使传输的数据信号失真，这种设备多用于油田空旷地区。定向天线覆盖范围小，传输距离远，但是发射的功率信号只能朝一个传播方向，如果在大型油田建筑群体设立单独的定向天线，发射的信号就会被障碍物吸收，因此每个建筑通常设立3个天线，每个定向天线覆盖的范围为120°，组成一个全向覆盖范围区域。每个定向天线的俯仰角度控制在15°范围内，定向发射的频率为8000Hz。在发射射频功率过程中，发挥主要功能的设备为耦合器，其结构组成为直流耦合端、输入端、隔离端及耦合输出端。

2TD—LTE技术的应用

2.1数据传输信道TD—LTE无线通信系统的传输信道分成等间隔的32个信道，其中上行信道16个，下行信道16个。上行信道负责数据的编码，下行信道负责数据的传输。上行信道具有数据信息编码和译码功能，可以在数据编码过程中添加冗余码和纠错码。在数据字符串间添加冗余码的过程中，上行信道会根据冗余码的排列顺序进行翻译，若对等的字符串没有得到有效的翻译，编码器便会重新接收冗余码，再一次进行翻译表达，直到油田数据终端设备接收到的数据信息与信源设备输出的信息一致，才会完成对数据信息的译码。

2.2油田数据传输系统无线局域网无线局域网的组建要根据不同的IP地址进行划分，以达到共享石油专网内的数据资源的目的。IP地址段分为4个区域段，A类IP地址段为0~127，B类IP地址段为128~191，C类IP地址段为192~223，D类IP地址段为224~239，每个区域段之间的主机设备都能够实现远端控制功能。

篇5

1.引言

码分多址（code division multiple acce-ss，CDMA）系统作为一个自干扰系统，它存在的多址干扰（Multiple Access Inter-ference，MAI）是限制CDMA系统容量和性能的主要因素。在抗MAI方面，近年的研究主要提出了多用户检测、扩频码设计和智能天线技术[1]。其中多用户检测和智能天线技术在对抗MAI方面效果较突出[2]。然而现有的多用户检测只在消除小区内干扰方面取得了较好的效果，而小区间的干扰问题没有解决，智能天线技术很好的解决了这一问题。因此，本文主要探讨基于智能天线与多用户检测技术的联合抗干扰技术。

2.联合抗干扰模型

智能天线分为圆阵和线阵两大类。圆阵与线阵相比，能提供俯仰角的估计，不仅能在水平面内全向扫描，也能产生最大值指向阵面法线方向的单波束方向图进行全向波束赋形，直接对准用户的接收端，还能通过自动调整各个阵元的加权因子，来控制其方向图。故论文以圆阵天线作为接收端的接收天线，以消除小区间干扰。

圆阵天线的阵因子为：

（1）

其中，An为激励电流的幅值，在此为一定值，所以讨论阵因子时它不作考虑。

是第n个单元的角位置，an为激励电流的相位，为了方便下面的讨论，这里我们假设an=0。

则由式（1）得：

（2）

（3）

式中：

，

天线的阵因子为：，，wi为各天线单元加权值。

阵列天线实质上是一个空域滤波器，但对小区内存在的干扰并无明显改善。因此，论文同时引入能有效消除小区内干扰的多用户检测技术。

为了与圆阵天线合理匹配，减小系统复杂度并减小背景噪声，我们选择了多用户检测中的线性变换方式的最小均方误差检测（MMSE）。

其基本思想是使第k个用户发送的信号与估计值的均误方差值最小。为了使接收端信号的判决比特与发送端传输比特bk之间的均方误差最小，现定义第k个用户的线性变换函数wk，满足：

（4）

令，K*K阶的矩阵表示K个用户之间的线性变换矩阵，则MMSE准则下的线性检测问题转换为：

（5）

要求矩阵W以满足上式，则令：

可以解得最小均误方差准则下的线性变换矩阵：

（6）

因此，MMSE线性检测器后的判决输出为：

（7）

3.仿真

利用Matlab进行仿真。联合抗干扰模型分为圆环阵列天线与MMSE检测两个部分。首先，在不考虑系统中所有用户的地理位置分布情况下，选择采用圆阵天线作为接收天线和不采用两种设置，设载波波长为，阵元间距d为载波波长的二分之一，即。圆环阵列天线的阵元数设为8，方位角为（-90o，90o），仰角为（0o，90o）。两种设置在天线接收信号后都采用MMSE最小均方误差法对输出信号进行判决。结果如图1所示。

由图1可知，只有MMSE检测的CDMA系统，信噪比从0dB达到8dB的这一过程中，误码率性能有所改善，但不明显。而引合抗干扰的CDMA系统，误码率性能已经大大下降，达到一个数量级以上。

图1 联合抗干扰引入前后CDMA系统误码率

和信噪比关系图

4.结论

论文论述了基于圆阵天线与MMSE检测的联合抗干扰技术。提出了使用八阵元圆环阵列天线作为接收天线，以MMSE检测作为检测算法的联合抗干扰模型。实验结果表明，引合抗干扰后，系统的误码率性能明显改善，系统容量从而得到了提升。

参考文献

[1]Guerci J.R.，Driscoll T.，Hannigan R.，etc..Next Generation Affordable Smart Antennas[J].Microwave Journal，2014，57（1）：24-40.

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中图分类号：TN911.22 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0056-01

多天线技术在广义上是指使用多根发送天线或者接收天线的技术，在铁路信号传输上得到了广泛应用。而空时码技术是多天线系统的支撑技术，应用于天线之间距离足够远，相关性足够小的情况。该技术可进一步分为基于分集（包括发射分集和接收分集）的时空码和基于空分复用的空时码。空时码技术是当前的研究热点之一，其在空间域和时间域联合处理铁路接收信号的特点可以充分利用空间信号处理技术和时间处理技术的优势，有效抵抗符号间干扰，减少多址干扰，增加分集增益一级提高整个天线阵的增益。

在铁路信号空时码和MIMO技术中，通常假设发送天线和接收天线分别是独立不相关的，然而实际系统对天线设置的限制，天线之间往往存在一定的相关性。为了更直接分析相关性的影响，本文采用平坦衰落MIMO信道进行分析，并假设发送天线和接收天线分别呈均匀直线排列。在下面的分析中，设发送端和接收端天线数分别为和，MIMO信道冲激响应矩阵为，其中，表示由第个发送天线到第个发送天线的平坦信道冲激响应。接收天线上的高斯白噪声独立不相关，均值为，方差为。下面具体分析题录信号中的空间相关性对多天线技术的影响。

1 空时分组码STBC及空间相关性影响

当发送天线之间和接收天线之间存在空间相关性时，假设相邻发送或接收天线之间的空间相关数相等，即，对上述STBC方案的性能参数进行分析：

使用上述参数仿真计算可知：空间相关性使得STBC性能恶化，并且随着空间相关性的增强，性能损失增加；当相邻发送或接收天线之间的相关系数小于0.7时，性能损失小于1dB，因此存在较小相关系数时，STBC的性能损失较小；当相关系数为0.99时，性能损失大约为3dB，因此较大相关系数会使得STBC的性能恶化。

2 分层空时码V-BLAST及空间相关性影响

3 基于特征空间的MIMO技术及空间相关性影响

根据基于特征空间的MIMO算法，可知系统的频谱效率为。由此课间，信道互相关矩阵的特征值是影响信道容量和频谱效率的重要因素，二空间相关性影响特征值的经验分布。仿真试验中假设发送天线数和接收天线数分别为4，且分别呈均匀直线排列，设发送相邻天线和接收相邻天线之间的相关数相同，即。空间相关性影响信道互相关矩阵的特征值分布。当空间相关性较强时，只存在较少的可利用的特征子信道，进而影响信道的频谱效率，信道容量随着空间相关性的增强而降低。

4 小结

上述多种多天线技术都有较为优越的性能，但是在译码复杂度、最适于何种信道、对天线的要求又有所不同。总之，多天线技术可以有效地抵抗衰落的影响，克服功率和容量极限。不同的多天线技术适用于不同的通信系统，从发展的趋势来看，可以将上述多种多天线技术有效地结合以适用多种需求。

参考文献

[1]吕波.MIMO空间相关性近似算法及性能研究[D].南京信息工程大学硕士论文，2011.

[2]张平，陶小峰，王卫东，雷鸣.空时码.电子学报，2000，28（11A）：110-113.

[3]温沛霖.高速铁路移动环境下MIMO信道预测与预处理技术研究[D].西南交通大学硕士学位论文，2012年.

[4]薛辉.无线MIMO系统中空时编码技术研究[D].西安科技大学硕士学位论文，2010年.

[5]缪丹，卢晓文，谢显中.第三代移动通信中的空时编码技术[J].无线电通信技术，2004年01期.

[6]韦忠义，杨绿溪.空时编码与MIMO-OFDM系统的结合研究[J].大众科技，2005年08期.

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引言

多天线技术（MIMO）是LTE系统的关键技术之一，通过与OFDM及技术结合应用，能够对空、时、频多维信号进行很好的联合处理和调度，使系统的灵活性和传输效率大幅度提升。TD-LTE系统集成了TDD的固有特点和优势，能够很好的满足非对称移动互联网业务应用的需求。随着LTE上涌进程的不断推进，全球各大电信运营商已经大面积部署LTE网络，大部分FDD运营商采取了将LTE和3G系统共同部署的策略，基站主要采用2天线，而TDD运营商为了将TDD技术的优势充分发挥出来，其基站主要采用4天线和8天线技术，因此，需要充分了解不同天线技术各自的特点，从而为TD-LTE的实际部署和后续发展提供依据。

一、多天线技术

多天线技术是一种统称，根据实现方式的不同可以分为天线分集、波束赋形以及空分复用三种[1]。从LTE的发展过程来看，最基本的LTE MIMO形式采用了两端口的2×2形式。因此，多天线技术在TD-LTE系统中的发展及应用对于TDLTE的发展发挥着非常重要的作用。最优的MIMO算法对于不同的天线属配置来说存在一定的差异。

在TD-LTE系统中，常用传输方式主要包括TM2、TM3、TM4、TM7以及TM8，其中2天线主要采用的传输模式包括TM2、TM3和TM4；8天线除了支持2天线支持的传输模式之外，还支持TM7和TM8，其中TM8模式为R9支持技术[2]。表1给出了2天线和8天线的上下行对天线模式的支持能力。从表1来看，在上行上都是采用MIMO的分集模式，下行由于采用了模式间的自适应技术，当信道条件较好时会采用双流技术，而当信道条件较差时，则采用了单流技术。

二、2/8天线性能对比

2.1 2/8天线下行信道性能对比

表2给出了2/8天线SU-MIMO的系统性能对比数据，基于3GPP Casel-3D场景进行仿真，2天线采用TM4模式，8天线采用TM8模式，均支持单双流自适应。

从表2中的数据来看，8天线相对于2天线来说，平均频谱效率的增益达到了19%，边缘频谱效率的增益达到了22%。8天线的性能增益主要是由于其本身的空间自由度更高，能够形成更窄、指向性更强的波束，使有用信号提高，干扰也大幅降低。同时2天线通过终端反馈码本的方式存在码本量化损失，而8天线通过信道互易性得到的信道进行矩阵分解，可以得到更加准确的预编码向量。

由于8天线相对于2天线来说具有更大的空间自由度，因此8天线能够对MU-MIMO进行更好的支持。表3给出了8天线的SU-MIMO和MU-MIMO的性能对比，其中SUMIMO采用了单双流自适应技术，MU-MIMO则采用了2用户配对的单流技术。从表中的数据能够看出，MU-MIMO相对于SU-MIMO的平均频谱效率和边缘频谱效率均有15%左右的提升。8天线MU-MIMO模式下，用户配对准则以及用户之间的干扰消除的预编码算法会在较大程度上影响传输性能。

2.2 2/8天线上行信道性能对比

从上行链路的性能来看，8天线相对于2天线具有更大的接收分集增益。同时，8天线的空间自由度优势方便基站通过更具优势的接收算法来提升处理增益。表5给出了2/8天线系统上行仿真性能对比，仿真基于理想的信道估计。

接收端通过采用8天线和基于MMSE的干扰消除接收算法，8天线在平均频谱效率以及边缘频谱效率均有50%以上的增益效果，尤其是边缘频谱效率的增益接近80%左右。因为8天线具有很好的干扰消除性能，因此8天线的基站上行引入MU-MIMO技术能够进一步提升系统性能增益。

三、8天线在产品实现中的挑战

从前文的分析来看，基于8天线和2天线在物理实现、器件性能方面基本保持一致[3]。但是在实际产品实现方面，两者之间存在一定的差异，比如天线增益，这些对会对网络的实际上下行性能产生不同程度的影响。TD-LTE基于信道互易的8天线技术方案存在一定的问题。基于用户反馈码本的多天线方案，需要对上行容量进行充分的考虑，因此，一般会选择较粗的时频颗粒度进行反馈。但是在TDD系统中，基站能够通过上下行信道互易性获取上下行信道信息。因此，在预编码计算的过程中不会受到码本量化带来的影响。当硬件处理能力较高时，甚至能够实现所有物理资源块的波束赋型矩阵的计算，这能够使得波束赋型与信道条件之间的匹配程度进一步提高，从而促进波束赋型技术性能的进一步提升。

四、结语

TD-LTE继承了TDD的优势和特点，具有较高的灵活性和性能。通过论文的分析可以看出，8天线相对于2天线在平均频谱效率和边缘频谱效率具有更好的性能，同时8天线的MU-MIMO比SU-MIMO在平均频谱效率和边缘频谱效率具有更好的性能。因此，8天线能够更好的发挥空间和复用和干扰抑制方面的优势，能够进一步提升TD-LTE系统的性能。

参 考 文 献

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（一）引言

随着无线通信技术的发展，基于此技术的各种应用得到迅速发展。在无线局域网（WLAN）、射频标签（RFID）、无线传感器网络(WSN)等应用中，天线作为无线电设备中发射和接收无线电波的装置，将在很大程度上影响整个系统的性能。这些应用也对天线的小型化，全向性，多极化提出来较高的要求。微带天线以其体积小，重量轻，便于集成等优点，在无线通信应用中得到了的大量的应用与改进。本文就应用于特高频（UHF）频段的印刷天线进行了小型化的设计改进，在HFSS中设计并仿真了一个工作在2.4GHz频点的印刷曲折型天线。

（二）天线原理与结构

印刷单极天线一般由覆在介质层同侧或两侧的单极贴片和导体地板构成，通过微带线或共面波导进行馈电。

先比较一下曲折型天线相对于鞭状天线在尺寸上的优势。早期采用的单极鞭状天线，如图1（a）所示，集成面积过大，不利于小型化与低成本生产；而采用曲折型结构，如图1（b）所示，就有效地缩减了单极鞭状天线的尺寸。

图1（a）鞭状天线 （b）曲折型天线

单极鞭状天线一般采用半波对称天线的单臂构成，即天线臂长，由于天线印制到电路板上，印制天线位于空气与介质板之间，且介质板背面无金属，因为受板材影响微带天线，天线的谐振长度L应由经验公式得出波长的修正值来计算：

（1）

式中，为真空中波长，为有效介电常数。

有效介电常数由相对介电常数与微带线线宽w以及板厚度h确定

（2）

当采用厚度为1.6mm，相对介电常数为4.4的FR-4材质的介质板时，根据公式计算数据在HFSS中优化后得到的2.4GHz的谐振天线臂长约为27.5mm，天线尺寸较大，使得应用上限制了节点器件的尺寸大小；而采用曲折型结构改进，使天线的谐振长度缩短到了13.5mm，这样的尺寸与它的结构使得在无线模块集成天线时，电路的设计可以更为紧凑。

尺寸的缩减要以牺牲有效带宽为代价，此处有效带宽定义为<-10dB的频带宽度。在仿真结果中可以看到有效带宽随着尺寸的缩减而下降。

天线的每一节曲折部分的长度远小于频点对应的波长，因此可以考虑用终端短路传输线模型等效成电感来考虑其结构对天线的影响。因此，曲折型天线可等效为加载电感的鞭状天线，曲折型部分正好平衡了单极天线的负虚阻抗部分。天线的辐射特性类似于鞭状天线，但天线的电流分布将发生改变，不会再是一个正弦函数。在此，由于其与鞭状天线的类似性，不再讨论天线的辐射功率，辐射阻抗，以及电磁场的分布。

下面以传输线理论简要分析曲折型天线。根据传输线理论，每一段曲折线部分的输入阻抗为

（3）

式中， , 为自由空间中的波数，为有效介电常数，为每段曲折线长度，即以馈线为中轴垂直线，曲折线部分的一半水平长度。

此处曲折线部分的特性阻抗为

（4）

式中，为每段曲折线间距，为曲折线线宽，波阻抗。

由上述计算式可见，曲折线的间距、线宽、每段长度以及段数的不同，将改变影响天线的电抗部分，从而影响阻抗匹配到50欧姆的传输线小论文。通过计算与软件仿真，得出匹配到50欧姆传输线时的参数值为：=3mm，=1mm，=4mm，段数为3。

天线设计的第一步一般是选择合适的介质基片并确定其厚度h， 因为基片材料的相对介电常数、损耗正切角tanδ 和厚度h将直接影响微带天线的性能指标。采用较厚的基片，可以展宽工作频带，效率也较高，但是过大会引起表面波的明显激励。采用较高的，微带天线的尺寸较小，但带宽较窄微带天线，E面的方向图较宽。当减小时，可以使辐射对应的Q 值下降，从而使频带变宽，降低还将减小表面波的影响。

本文所设计的曲折型天线直接印刷在厚度为1.6mm，相对介电常数为4.4的FR-4材质的介质基板上，介质板的尺寸为32mm*18mm。具体天线结构与在HFSS中仿真优化后使用的尺寸数据如图 2 所示。天线由3个曲折部分与末端延长的部分组成，由50欧姆微带线馈电。通过调节每段曲折线的长度与间距，以及末端延长线的长度，来调整天线达到合适的谐振长度。

图2 优化后的天线结构与尺寸

（三）仿真结果与分析

借助仿真软件 HFSS，天线的参数的仿真结果如图 3 所示。在2.4G处，=-32.7dB。有效带宽（按-10dB计算）为700MHz左右。可见此曲折型天线的带宽虽然比单极鞭状天线带宽减小很多，但对于该频段的应用仍是足够宽的。

图3 参数仿真结果

图 4 给出了天线在f=2.4GHz频率点上的 E 面和 H 面方向图。由天线辐射方向图可以看出，该天线具有近似全向性能，能够满足引言中提到的该频段的一些应用的全向性要求。

图4 天线在2.4GHz的方向图

该天线具有成本低、重量轻、易于加工与集成的优点，采用曲折线结构，使天线所占面积为：13.5mm×9.5mm，基本满足了小型化的要求，易于集成在射频电路板上。

（4）结论

本文研究了一种曲折型印刷天线。通过采用曲折线结构缩小天线尺寸，与鞭状天线相比较，该天线具有结构简单、易于调整、制作方便的优点。该天线在HFSS仿真测试中的数据显示其能够使用在UHF频段的一些应用中。在改进方面，对于天线可以在馈电位置上做一些调整，以获得更好的性能。并且可以将曲折线结构与倒F天线结构相结合，使天线尺寸得到进一步的缩小。

【参考文献】

[1]Warnagiris,T.J. and Minardo, T.J., "Performance of a Meandered Line as anElectrically Small Transmitting Antenna," [C]IEEE Transactionson Anrennas andPropagation, vol.46, no.12, pp. 1797 - 1801, 1998.

篇9

1 引言

XLPE电缆线路在城市供电电网中占有极其重要的地位。X LPE 电缆的安全运行对整个电力系统的稳定至关重要，一旦发生故障，将引起所辖地区重大的停电事故，造成较大的经济和社会影响[1]。而局部放电是电缆绝缘故障早期的主要表现形式，它既是引起绝缘劣化的主要原因之一，又是表征绝缘状况的主要特征量。对电缆局部放电进行检测是定量分析绝缘劣化程度的有效方法之一[2]。

电缆局部放电检测是诊断XLPE电缆早期故障的有效方法。局部放电的检测方法主要包括声测法、温度测量法等非电气测量法和差分法、电磁耦合法、电容耦合法、方向耦合传感器及超高频法等电气测量法。超高频法是近年来发展起来的一项新技术，其原理是利用装设的天线传感器接收由电缆局放陡脉冲所激发并传播的超高频电磁波来检测局放信号。它的主要优点有：抗低频干扰能力强，能对局放源进行定位，根据所测信号的频谱，可以区分不同的缺陷类型，同时可进行长期现场监测，灵敏度能满足工程要求[3]。超高频法采用的传感器大致分为内置型和外置型两类。内置型传感器可以获得较高的灵敏度，但是对制作安装的要求较高，最常用的就是电容耦合传感器。外置型传感器的灵敏度较内置的差些，但是安装灵活，不影响设备的运行，安全性高，最常用的是天线传感器[4，5]。当电缆发生局部放电时，在超高频段有丰富的频率分量，而宽带平面螺旋天线是检测超高频局部放电信号非常有效的传感器。由此本文通过对阿基米德螺旋天线和对数螺旋天线两种平面螺旋天线进行对比，制作了一种工作频带在400MHZ～1GHZ的阿基米德螺旋天线，利用高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析，仿真结果表明两种天线在400MHZ～1GHZ有效工作频带内，都具有较高的灵敏度和优越的性能，满足各项性能指标的要求。

2平面螺旋天线的设计

2.1 天线的性能要求

为了使天线较准确的采集到XLPE电缆发生局部放电时所激发的电磁波信号，必须满足以下要求：

（l）可以较好的接收信号并且能抑制现场干扰信号；

（2）带宽和中心频率要合适，结构简单，尺寸小，便于使用和安装；

（3）电压驻波比小于2，并且具有较高的增益和灵敏度，易于实现阻抗匹配[6]。

2.2 天线的设计

2.2.1等角螺旋天线

等角螺旋天线是一种频率无关天线，天线的形状由具有一公共轴和相同参数的等角螺旋线构成。天线具有由平衡馈电线馈电的两个臂，螺旋线的等角臂形成在同一平面上。天线表面非导电介质部分的形状和尺寸与螺旋等角臂的形状和尺寸全等。一般情况下该天线需视其对工作带宽的要求，用 1.5～3 匝做成[7]。螺旋线的极坐标表达式为：

（1）

为螺旋线矢径；为极坐标中的旋转角；为时的起始半径；为螺旋率，它决定着螺旋张开的快慢。

天线的最低工作频率和最高工作频率可以按下式计算：

（2） 其中为螺旋臂起始点到原点的距离，为螺旋臂末端到原点的距离，为上限工作频率对应的波长，为下限工作频率对应的波长。

用Ansoft HFSS软件做出的天线辐射面如图1。对数螺旋天线的各个尺寸为：，，匝数=1.5，。

2.2.2阿基米德螺旋天线

平面阿基米德天线螺旋线的方程为：。其中为曲线上任意一点到极坐标原点的距离，为方位角，为起始角，为螺旋线起始点到原点的距离，为常数，称为螺旋增长率。该天线的参数计算方法如下：

式中为天线外径，为天线内径，为上限工作频率对应的波长，为下限工作频率对应的波长。愈小螺旋线的曲率半径愈小。在外径相同的条件下，螺旋线总长度越大，终端效应越小，波段持性较好。但太小，圈数太多，传输损耗就会加大，通常取每臂大约20圈。螺旋线宽度大一些，其输入阻抗就低一些。自补结构输入阻抗理论值，实际结构输入阻抗约为左右。若螺旋线宽度大于间隙宽度，则可降低输入阻抗[8]。

用Ansoft HFSS软件做出的天线辐射面如图2。阿基米德螺旋天线的各个尺寸为：，，匝数=22.8，。

2.2.3巴伦的设计

平面螺旋天线是平衡对称结构，其馈电方式为平衡馈电。天线传输线采用同轴电缆，然而同轴线虽然属于超宽带馈电线，并且具有良好的宽频带特性，但是其馈电方式为非平衡馈电，因此需要增加平衡馈电到非平衡馈电的转换装置即巴伦。巴伦一般分为同轴线巴伦、双面微带线巴伦、共面微带线巴伦、三线巴伦和Marchand巴伦五种。本文采用指数渐变线式的平行双线微带巴伦，以此来满足宽带平面螺旋天线对于宽带、平衡馈电的要求。所谓平行双线分别指微带线和其对应的地板，当微带线的地板同微带线本身都应用指数渐变，且变换至同样的宽度时，就由初始端的非平衡馈电变成了平衡的平行双线馈电结构，并且在此变换过程中实现了阻抗变换，因此这种指数渐变线结构巴伦就实现了阻抗匹配和非平衡到平衡的变换[9]。

该巴伦分为正反两面，双面均为微带渐变线。始端宽度不同，接同轴电缆，终端宽度渐变到相等，接天线双臂。平行双线渐变线巴伦结构图如图3所示。

由于平面阿基米德螺旋天线的输入阻抗为，所以在工作频带内由输入端的变为输出端的。其非平衡端

线宽可按微带线宽计算，[10]。根据唯一性定理和镜像原理，其特性阻抗约为同样宽度的微带线端口阻抗的2倍，根据上述计算方法，可得巴伦的各项参数为，，，[11]。

3 仿真结果

据XLPE电缆局部放电的特性，高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析。如下进行详细的分析。

天线的介质基板选取的是环氧树脂板，它的介电常数，介质基板的厚度。

3.1驻波比

电压驻波比系数VSWR通常用来表征天线与馈线的匹配情况，计算公式为：，其中：为反射损耗的反射系数。它与传输特性阻抗的关系为：

，式中：为天线的输入阻抗；为传输特性阻抗。对数螺旋天线电压驻波比如图4所示，阿基米德螺旋天线电压驻波比如图5所示。

3.2增益

天线增益是综合衡量天线能量和方向特性的参数，通常以天线在最大辐射方向上的增益作为天线的增益，以天线在最大辐射方向的方向系数作为这一天线的方向性系数。天线在某方向的增益G是它在该方向的

辐射强度同天线以同一输入功率向空间均

匀辐射的辐射强度之比，即：

式中：U为天线在某方向的辐射强度；为输入功率[12]。阿基米德螺旋天线的三维增益方向图如图6所示，对数螺旋天线的三维增益方向图如图7所示：

由仿真结果分析可知，阿基米德螺旋天线具有较小的尺寸、较大的增益、结构简单的优点，并且便于安装使用。因此本设计采用阿基米德螺旋结构做出了天线实物，并进行了现场测试，天线仿真图图8和实物图图9如下：

4 结语

根据XLPE电缆局部放电的特性，高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析，仿真结果表明两种天线在400MHZ～1GHZ有效工作频带内，都具有较高的灵敏度和优越的性能，能够满足各项性能指标的要求，并且设计了适合于XLPE电缆局放检测的超高频天线，天线中心频率为700MHZ，天线在Z轴正方向具有最大增益值。

设计采用平行双线渐变线巴伦经50同轴电缆馈电，天线具有超宽频带特性，经仿真和测量，在整个有效带400MHZ～1GHZ内电压驻波比小于2， 并且具有较高的增益和灵敏度，可以较好的接收信号并且能抑制现场干扰信号，易于实现阻抗匹配，测试达到了要求。

阿基米德螺旋天线具有较小的尺寸、较大的增益、结构简单的优点，被用来检测XLPE电缆局部放电的超高频信号，此天线具有便于对电缆局放进行非接触检测，其具有较高的灵敏度和良好的方向性，能够满足各项性能指标的要求，同时还可以隔离工频信号和避免空间电晕以及周期性脉冲信号的干扰。

参考文献：

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中图分类号：TN820 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0028-02

空间光通信的快速发展，带动了光学天线系统设计技术的进步。光学天线系统作为空间光通信设备，具有自身的优势：体积小，重量轻、功耗低、频带宽、通信容量大，等等。卡塞格伦光学天线作为光学发射和接收天线，其突出的优点有[1]：（1）口径可以做得较大，不产生色差且可用波段范围较宽；（2）采用非球面镜后，有较大的消像差能力；（3）可以做到收发合一。但环境的变化对天线系统的性能会产生较大的影响。本文对一种典型的卡塞格伦光学天线的镜体进行了热变形仿真，并利用了光学仿真软件CODE-V分析了热变形对传输光束传输质量的影响。

1 天线镜体的热变形对光束传输的影响

1.1 镜体的热变形分析

我们知道，当镜子的表面和内部存在温差时，由于玻璃的导热率低，内外部温差产生的应力能使镜体变形并改变其表面的曲率半径，尤其是靠近外部的区域，会出现所谓的“塌边”或“翘边”的现象，这一温度效应称为“边缘效应”[2]。根据热弹性力学理论，镜体由于温度的改变而产生的形变，主要由三部分组成：镜体材料温度升高而产生的自由热膨胀、边界固定后不能自由膨胀而引起的和材料的泊松比有关的形变、热应力而产生的形变[3]。

为了形象地描述镜体的热形变，该文利用ANSYS软件仿真图[4]，以常温（20 oC）为起始温度、压圈法固定镜体为例，分析了镜体随温度的升高而发生的形变。图1、图2、图3分别表示温度为100 oC时镜体在X、Y、Z方向的位移。从图中可以看出，升温时，天线系统的反射镜面向外鼓起。镜体在轴向方向（Z方向）的变化，对光束的传输影响最大，当温度变化为100 oC时，轴向方向（Z方向）的变形量为0.6 ?m。而当温度降低时，天线系统的反射镜面向内凹陷。由此表明，温度的变化对镜体的形变影响还是比较大的。

1.2 镜体的热变形对传输光束的影响

图4，图5分别描述了镜体变形前后天线的点扩散函数图。图6、图7分别描述了镜体变形前后天线系统的MTF图。图4、图5表明镜体变形前，光束通过设计的卡塞格伦光学天线，光束能量集中，发射光束发散角小，光线分布均匀，实现了卡塞格伦光学天线收发合一的功能。图6、图7表明，镜体变形后，光束在卡塞格伦光学天线中传输时，天线系统的传输特性变差。相应地，卡塞格伦光学天线的效率发生了明显的变化，光束的传输达不到镜体温度变化前的理想值。这种反射镜面的热变形对传输光束会产生偏转、传输光束中心移位及光束发散等影响[5]。在空间光通信中，传输光束的偏转、中心移位及光束发散会造成目标图像畸变、存在严重的像差以及图像不清晰等等。本文设计的卡塞格伦光学天线采用了大量的反射镜面，所以镜面的热变形对光束的传输影响很大。由此可见，在实际应用时，要在镜面材料选择、镜体应力释放方式、镜体大小选择等方面进行合理设计，尽量减小由于温度变化对镜体产生的应力，以避免出现像差增大和天线镜面破裂等现象。

2 结语

该论文研究了卡塞格伦光学天线镜体的热变形对传输光束传输质量的影响。光学天线的设计是空间光通信的重要发展部分，光学天线传输的质量高低直接影响到信号传输的准确性，所以在系统设计过程中，应该考虑环境变化对系统的影响。

参考文献

[1] Cho Y M，Kong H J and Lee S S.OPTICAL ENGINEERING[M]. Bellingham，1994：33-100.

[2] 冯树龙，张新，翁志成，等.温度对大口径主镜面形变形的影响分析[J].光学技术，2005，31（1）：41.