導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇天線技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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2、4G移動通信技術的安全缺陷繼解決措施

病毒，一般來說，是有些計算機操作人員惡意制造的一些計算機操作指令，載入在一些人們常用的軟件和網頁當中傳播，破壞計算機的信息安全。病毒對網絡通信的破壞是猝不及防的，而且其傳播速度很快，在很短的時間內能讓成千上萬的文件或者程序受到攻擊。而且病毒自身繁殖性也很強，一旦遭到病毒侵害的程序就會自身復制，能夠像生物病毒一樣繁殖下去，對通信安全將造成巨大的危害。黑客，一般都擁有大量的計算機相關的技能，能夠輕易侵入別人的電腦或者拿別人的電腦當跳板再入侵其他的電腦來竊取用戶信息，或者破壞通信信息安全。黑客非法地對國家政府、軍事情報機關的網絡、軍事指揮系統(tǒng)、公司企業(yè)的計算機系統(tǒng)進行竊聽、篡改，以達到危害國家安全，破壞社會穩(wěn)定，致使企業(yè)造成損失，這將對用戶的通信安全產生巨大的威脅。網絡服務器或者瀏覽器本身存在的安全缺陷，極易被一些惡意軟件攜帶的病毒攻擊，而這些病毒經常不容易被發(fā)現，最終對通信和信息交換造成破壞。科技不斷地發(fā)展，我們有信心解決以上提出的安全問題，為了有效地解決，我們在4G移動通信技術研究和開發(fā)的過程中一定要嚴密把控各方面的環(huán)節(jié)，確保第四代移動通信技術對于用戶數據的信息安全。采取增加網絡防火墻，使用更加復雜的秘鑰等措施，提高系統(tǒng)的抗攻擊能力，在不影響數據安全和完整性的前提下，同時提高系統(tǒng)的恢復能力。同時，各國政府也要成立專門的機構，出臺相關的法律法規(guī)，增加對網絡安全管理人員的培養(yǎng)，普及安全知識，同時加大對安全保護措施的投資力度，對危害通信安全和網絡安全的不法分子嚴懲不貸。

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2數據庫自動分片設計

管理系統(tǒng)在運行中會產生大量的寫操作，進而帶來頻繁的磁盤I/O操作，在大數據下，最好采用將數據庫分布在多臺服務器上，即分片［7］。本文采用Auto-Sharding(自動分片)及Replic-Set(復本集)相結合的方式來減輕單個數據庫服務器的負載，即在每臺Server上各自運行一個實例，組成一個Replic-Set，最后再各運行一個實例，組成ConfigServer。直接執(zhí)行Addshard操作即可增加分片以緩解服務器的壓力，實現動態(tài)擴展。分片的實現重點在于片鍵設計。本文將保存天線參數信息的集合聲明了一個復合片鍵{Lacci:1，Day:1}。當來自不同的小區(qū)(可以根據Lacci進行判斷)向集群系統(tǒng)插入數據時，可以預計到在大部分情況下，同一小區(qū)的數據會落在單個塊或片上。

3數據庫查詢的實現

數據查詢功能為本數據庫設計的重要功能之一。數據庫將小區(qū)信息、天線參數等相關的數據信息根據用戶的要求，以界面或報表的形式全部或部分的顯示給用戶。基于本數據庫的設計，用戶通過數據查詢菜單進入相應查詢界面，獲取小區(qū)信息、終端信息及告警信息等。實現“天線工程參數查詢”功能的工作流程如圖3所示。為了實現小區(qū)天線參數查詢功能，客戶端需要向數據庫發(fā)送2次請求，用戶根據需求，向控制器發(fā)送查詢請求，控制器處理查詢命令，對相應的小區(qū)進行信息查詢，待小區(qū)返回信息后，將用戶的查詢命令發(fā)送至對應小區(qū)，根據需求讀取有用信息，并返回給用戶。跟關系型數據庫相比，由于省去了大量的多表連接操作，實際上查詢的效率要高于基于關系型數據庫的多表連接查詢。查詢工作的SQL語句如下。

4數據庫備份與恢復

數據安全在數據庫設計中有很重要的地位。在各種意外情況下，如計算機硬件故障等，對數據庫進行備份和恢復能夠保障數據的完整性和安全性，使得數據損失降到最小［8］。本數據庫設計的備份選用的是副本集的方式［7］:在主節(jié)點上進行操作，寫入的數據被一步地同步到所有的從節(jié)點上，并從主節(jié)點或從節(jié)點上讀取數據，如果主節(jié)點由于某些原因斷線，會自動將一個從節(jié)點提升為主節(jié)點。在查詢分析器中運用SQL語句完成數據庫的備份和恢復。在數據庫管理界面中，用戶通過數據庫備份與恢復功能進行相應操作，確保數據的正確行和完整性。

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現在，各行各業(yè)在發(fā)展過程中在節(jié)能環(huán)保方面都有了新的要求，因此，為了更好的適應時代的發(fā)展變化，農業(yè)在發(fā)展過程中一定要非常的穩(wěn)定，這樣才能更好的保證糧食供應不會出現任何問題。在農業(yè)發(fā)展過程中，水利工程對其發(fā)展有很大的保障作用。因此，在農田水利方面也要重視高效、節(jié)能以及環(huán)保方面，這樣才能更好的推動農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在農田水利技術方面，我國已經有了很大的發(fā)展，在水資源的利用效率方面有了很大的提高，同時，對作物的水分也需求進行信息采集，因此，能夠更好的對水量進行控制。在對理論進行研究的時候，前期是比較單一的，只是對單純的土壤水分進行了水分控制研究，因此，現在，研究理論已經向多元化方向發(fā)展了，在這種情況下，能夠更好的對全方位的水分轉移進行規(guī)律性研究，同時，對水分的承載體也進行了更多方面的研究。在研究對象方面不僅僅進行了水分的研究，同時對養(yǎng)分和水熱情況也進行了分析。這樣能夠更好的對不同條件下的灌溉進行研究，同時，在灌溉時候也能制定出不同的方式，在制定灌溉方式的時候，要對植物的生長規(guī)律進行必要的研究，同時，對生長環(huán)境也要進行分析，這樣才能更好的促進植物的生長。農田水利工程在節(jié)水方面要建立一個非常嚴謹的理論體系，這樣能夠保證研究方面更加的科學，同時也能更加的系統(tǒng)。農田水利在水系研究方面研究的對象非常多，其中包括地表水、農田大氣水、土壤水、地下水以及植物水進行研究，在研究的過程中要對其相互之間的轉化關系進行掌握，這樣能夠更好的對農作物的水分蒸發(fā)量和流域的蒸發(fā)量進行計算，在研究的過程中，要將農田水利工程的高效性和節(jié)能性作為工作的目標。在對節(jié)水高效模型進行研究的時候，要對相關的重點進行研究，同時對相關的方法也要進行重視。對農作物的水分研究從單一的研究領域向更廣的范圍進行研究，能夠更好的對水分的空間性進行研究，同時也能更好的對分布規(guī)律進行研究。在對農田水利進行研究的時候，針對傳統(tǒng)的農作物主要有小麥、水稻和玉米，這些農作物是大規(guī)模種植的，因此，在進行現代農田水利研究的時候要從這些農作物的研究中走出來，研究的方向要向經濟作物轉移，這樣能夠更好的滿足現在的農業(yè)生產環(huán)境，同時，在研究過程中，對不同的作物在不同的階段的水分情況進行研究，這樣能夠更好的掌握其水分需求變化，同時，對植物的生長狀態(tài)要進行研究，這樣能夠更好的保證農田水利節(jié)水建設的實現。在經過了嚴謹的研究分析以后，可以對農作物的灌溉水量進行控制，同時，為了更好的實現節(jié)約和高效的目的，可以建立必要的基礎保障措施，這樣能夠更好的做到適度的調節(jié)。

1.2設備、材料的節(jié)水研發(fā)

在節(jié)水灌溉設備方面有了很多的變化，現在，主要應用的設備有外混式自吸泵、新型金屬快速接頭、地面移動鋁合金管道系統(tǒng)設備、田間閘管系統(tǒng)設備、調壓給水栓、豎管萬向座、恒壓噴灌設備、絞盤式噴灌機、折射式微噴頭、旋轉式微噴頭、微灌用壓力-流量調節(jié)器、微噴連接件、水動式施肥泵、水動反沖洗沙過濾器、平面迷宮式滴頭、毛管移動機具、滴灌設計CAD系統(tǒng)、地下滴灌專用滴頭、經濟型內鑲式滴灌管及配套設備、波涌灌設備、U型防滲渠道施工機械、SYZW-1智能型量水儀、WIS-2智能型量水儀、長喉槽量水槽等24種節(jié)水新設備，其中16種產品實現產業(yè)化。在節(jié)水新材料研究上，提出了適合U型渠道襯砌構件的混凝土配合比，選用焦油塑料膠泥條和遇水膨脹橡膠止水條作為預制襯砌渠道伸縮縫材料，較好地解決了渠道接縫滲漏問題。

1.3農用水資源的合理開發(fā)及農業(yè)節(jié)水新技術研究

在水庫灌區(qū)建立流域水資源的優(yōu)化調度模型能夠更好的對徑流的水量進行控制，同時對儲蓄的水量和灌區(qū)的農作物的種植結構進行結合，這樣能夠更好的保證輸水的能力，進行更好的分析，能夠更好的對水資源進行合理的配置，同時也能更好的實現水資源的優(yōu)化調度，對提高供水效率非常有幫助。在灌溉水源非常多的地區(qū)，要將灌溉區(qū)的地表水和地下水進行聯網，這樣能夠更好的在優(yōu)化水資源方面進行配合，同時，在自動化控制技術方面也能取得很好的效果。農田在灌溉方面要實現分散水源集中控制，這樣能夠更好的實現統(tǒng)一調度，同時，也能更好的對有限的水資源進行更好的利用，這樣能夠更好的提高灌溉的效率。在輸水和配水的環(huán)節(jié)上也要進行節(jié)水工程設計，在施工技術方面也要進行提高，這樣能夠更好的形成集成灌溉的模式。在膜下滴灌技術中，能夠更好的通過滴灌的方式來使農作物的根系更好的吸收水、肥和農藥，這樣能夠更好的保證農作物的生長，同時，也能更好的保證農作物生長過程中水分的充足。

2農田水利科技發(fā)展方向

2.1作物節(jié)水高效灌溉制度研究

為了以最少的灌溉水投入獲取最高利益，應制定相應的灌溉方案，包括農作物播種前及全生育期內的灌水次數、灌水時間、灌溉定額。在灌區(qū)開展不同作物、不同生長條件下的耗水量研究，特別是隨著作物種植結構的調整，應加大對各種經濟作物的耗水量研究，尋求作物在不同生長環(huán)境條件下的節(jié)水高效規(guī)律。以此為基礎，制定灌區(qū)在不同的供水、氣象、農藝、管理等條件下的節(jié)水高效灌溉用水方案，采用現代化手段進行灌區(qū)實時灌溉預報，指導農民進行灌溉。

2.2農業(yè)節(jié)水設備的產業(yè)化

根據我國農業(yè)生產向高效集約化經營發(fā)展的趨勢，節(jié)省勞力、生產效率高、自動化程度高的節(jié)水灌溉機具應成為今后研究、開發(fā)和產業(yè)化的重點。如機械移管的噴灌機具，地下滴灌設備，大、中、小型的渠道防滲襯砌機具，農田精細平地、開溝、打畦機具，各種自動閥門，以及灌溉自動化控制設備等。

2.3高新技術的應用研究

目前農田水利建設中突出問題就是水資源的匱乏，由于用水的減少，在農田灌溉上的供需關系就會出現矛盾，而在農田相關的排水以及灌溉上又十分的復雜，所以，自動化的智能農田水利建設成為了必然的發(fā)展趨勢，通過各種先進的智能技術，將可利用技術有效的轉變?yōu)樘岣咿r田灌溉和排水的技術，應用到實際的生產中，有效的消除不合理的農田灌溉對生產以及生態(tài)的影響。這才是新時代的農田灌溉所要發(fā)展的方向。

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1.2編碼調制油田數據傳輸系統(tǒng)編碼調制分為二進制編碼調制、十進制編碼調制以及十六進制編碼調制。十進制編碼調制的輸入端有10個數據連接點，每個數據點代表不同的數據值。輸出部分的連接點共有4個，形成為8421十進制編碼。該數據連接點的排布從左向右為I0~I9，當編碼的數字首位為0，其他數字為1時，輸出端編出的碼型序列為0；當編碼的數字第二位為0，其他數字為1時，輸出端編出的碼型序列為1；當編碼的數字第三位為0，其他數字為1時，輸出端編出的碼型序列為2，以此類推，即為十進制編碼轉換原則。十進制編碼比二進制編碼過程復雜，但保密性能比二進制好。十六進制編碼與十進制編碼過程相類似，但是對9以后的數字編碼要用ABCDEFG進行編制，當編制的數據信息為103131156時，那么接收到的編碼序列即為A3D1F6。數據傳輸系統(tǒng)中二進制編碼技術通常應用于傳輸話音信號，其優(yōu)勢為編碼技術簡化，占用的信道寬；十進制編碼和十六進制編碼技術應用于傳輸視頻信息與數據信息，這兩種編碼技術保密性能佳，并且在傳輸數據信息中添加了冗余碼與糾錯碼，可保證傳輸信息的有效性。

1.3移動天線射頻移動天線射頻技術中的設備根據俯仰角度不同，分為全向天線與定向天線兩種類型。全向天線由于覆蓋范圍大，發(fā)射功率低，所以容易受到大氣層中電磁波的干擾，使傳輸的數據信號失真，這種設備多用于油田空曠地區(qū)。定向天線覆蓋范圍小，傳輸距離遠，但是發(fā)射的功率信號只能朝一個傳播方向，如果在大型油田建筑群體設立單獨的定向天線，發(fā)射的信號就會被障礙物吸收，因此每個建筑通常設立3個天線，每個定向天線覆蓋的范圍為120°，組成一個全向覆蓋范圍區(qū)域。每個定向天線的俯仰角度控制在15°范圍內，定向發(fā)射的頻率為8000Hz。在發(fā)射射頻功率過程中，發(fā)揮主要功能的設備為耦合器，其結構組成為直流耦合端、輸入端、隔離端及耦合輸出端。

2TD—LTE技術的應用

2.1數據傳輸信道TD—LTE無線通信系統(tǒng)的傳輸信道分成等間隔的32個信道，其中上行信道16個，下行信道16個。上行信道負責數據的編碼，下行信道負責數據的傳輸。上行信道具有數據信息編碼和譯碼功能，可以在數據編碼過程中添加冗余碼和糾錯碼。在數據字符串間添加冗余碼的過程中，上行信道會根據冗余碼的排列順序進行翻譯，若對等的字符串沒有得到有效的翻譯，編碼器便會重新接收冗余碼，再一次進行翻譯表達，直到油田數據終端設備接收到的數據信息與信源設備輸出的信息一致，才會完成對數據信息的譯碼。

2.2油田數據傳輸系統(tǒng)無線局域網無線局域網的組建要根據不同的IP地址進行劃分，以達到共享石油專網內的數據資源的目的。IP地址段分為4個區(qū)域段，A類IP地址段為0~127，B類IP地址段為128~191，C類IP地址段為192~223，D類IP地址段為224~239，每個區(qū)域段之間的主機設備都能夠實現遠端控制功能。

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1.引言

碼分多址（code division multiple acce-ss，CDMA）系統(tǒng)作為一個自干擾系統(tǒng)，它存在的多址干擾（Multiple Access Inter-ference，MAI）是限制CDMA系統(tǒng)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戶檢測、擴頻碼設計和智能天線技術[1]。其中多用戶檢測和智能天線技術在對抗MAI方面效果較突出[2]。然而現有的多用戶檢測只在消除小區(qū)內干擾方面取得了較好的效果，而小區(qū)間的干擾問題沒有解決，智能天線技術很好的解決了這一問題。因此，本文主要探討基于智能天線與多用戶檢測技術的聯合抗干擾技術。

2.聯合抗干擾模型

智能天線分為圓陣和線陣兩大類。圓陣與線陣相比，能提供俯仰角的估計，不僅能在水平面內全向掃描，也能產生最大值指向陣面法線方向的單波束方向圖進行全向波束賦形，直接對準用戶的接收端，還能通過自動調整各個陣元的加權因子，來控制其方向圖。故論文以圓陣天線作為接收端的接收天線，以消除小區(qū)間干擾。

圓陣天線的陣因子為：

（1）

其中，An為激勵電流的幅值，在此為一定值，所以討論陣因子時它不作考慮。

是第n個單元的角位置，an為激勵電流的相位，為了方便下面的討論，這里我們假設an=0。

則由式（1）得：

（2）

（3）

式中：

，

天線的陣因子為：，，wi為各天線單元加權值。

陣列天線實質上是一個空域濾波器，但對小區(qū)內存在的干擾并無明顯改善。因此，論文同時引入能有效消除小區(qū)內干擾的多用戶檢測技術。

為了與圓陣天線合理匹配，減小系統(tǒng)復雜度并減小背景噪聲，我們選擇了多用戶檢測中的線性變換方式的最小均方誤差檢測（MMSE）。

其基本思想是使第k個用戶發(fā)送的信號與估計值的均誤方差值最小。為了使接收端信號的判決比特與發(fā)送端傳輸比特bk之間的均方誤差最小，現定義第k個用戶的線性變換函數wk，滿足：

（4）

令，K*K階的矩陣表示K個用戶之間的線性變換矩陣，則MMSE準則下的線性檢測問題轉換為：

（5）

要求矩陣W以滿足上式，則令：

可以解得最小均誤方差準則下的線性變換矩陣：

（6）

因此，MMSE線性檢測器后的判決輸出為：

（7）

3.仿真

利用Matlab進行仿真。聯合抗干擾模型分為圓環(huán)陣列天線與MMSE檢測兩個部分。首先，在不考慮系統(tǒng)中所有用戶的地理位置分布情況下，選擇采用圓陣天線作為接收天線和不采用兩種設置，設載波波長為，陣元間距d為載波波長的二分之一，即。圓環(huán)陣列天線的陣元數設為8，方位角為（-90o，90o），仰角為（0o，90o）。兩種設置在天線接收信號后都采用MMSE最小均方誤差法對輸出信號進行判決。結果如圖1所示。

由圖1可知，只有MMSE檢測的CDMA系統(tǒng)，信噪比從0dB達到8dB的這一過程中，誤碼率性能有所改善，但不明顯。而引合抗干擾的CDMA系統(tǒng)，誤碼率性能已經大大下降，達到一個數量級以上。

圖1 聯合抗干擾引入前后CDMA系統(tǒng)誤碼率

和信噪比關系圖

4.結論

論文論述了基于圓陣天線與MMSE檢測的聯合抗干擾技術。提出了使用八陣元圓環(huán)陣列天線作為接收天線，以MMSE檢測作為檢測算法的聯合抗干擾模型。實驗結果表明，引合抗干擾后，系統(tǒng)的誤碼率性能明顯改善，系統(tǒng)容量從而得到了提升。

參考文獻

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中圖分類號：TN911.22 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）06-0056-01

多天線技術在廣義上是指使用多根發(fā)送天線或者接收天線的技術，在鐵路信號傳輸上得到了廣泛應用。而空時碼技術是多天線系統(tǒng)的支撐技術，應用于天線之間距離足夠遠，相關性足夠小的情況。該技術可進一步分為基于分集（包括發(fā)射分集和接收分集）的時空碼和基于空分復用的空時碼。空時碼技術是當前的研究熱點之一，其在空間域和時間域聯合處理鐵路接收信號的特點可以充分利用空間信號處理技術和時間處理技術的優(yōu)勢，有效抵抗符號間干擾，減少多址干擾，增加分集增益一級提高整個天線陣的增益。

在鐵路信號空時碼和MIMO技術中，通常假設發(fā)送天線和接收天線分別是獨立不相關的，然而實際系統(tǒng)對天線設置的限制，天線之間往往存在一定的相關性。為了更直接分析相關性的影響，本文采用平坦衰落MIMO信道進行分析，并假設發(fā)送天線和接收天線分別呈均勻直線排列。在下面的分析中，設發(fā)送端和接收端天線數分別為和，MIMO信道沖激響應矩陣為，其中，表示由第個發(fā)送天線到第個發(fā)送天線的平坦信道沖激響應。接收天線上的高斯白噪聲獨立不相關，均值為，方差為。下面具體分析題錄信號中的空間相關性對多天線技術的影響。

1 空時分組碼STBC及空間相關性影響

當發(fā)送天線之間和接收天線之間存在空間相關性時，假設相鄰發(fā)送或接收天線之間的空間相關數相等，即，對上述STBC方案的性能參數進行分析：

使用上述參數仿真計算可知：空間相關性使得STBC性能惡化，并且隨著空間相關性的增強，性能損失增加；當相鄰發(fā)送或接收天線之間的相關系數小于0.7時，性能損失小于1dB，因此存在較小相關系數時，STBC的性能損失較小；當相關系數為0.99時，性能損失大約為3dB，因此較大相關系數會使得STBC的性能惡化。

2 分層空時碼V-BLAST及空間相關性影響

3 基于特征空間的MIMO技術及空間相關性影響

根據基于特征空間的MIMO算法，可知系統(tǒng)的頻譜效率為。由此課間，信道互相關矩陣的特征值是影響信道容量和頻譜效率的重要因素，二空間相關性影響特征值的經驗分布。仿真試驗中假設發(fā)送天線數和接收天線數分別為4，且分別呈均勻直線排列，設發(fā)送相鄰天線和接收相鄰天線之間的相關數相同，即?？臻g相關性影響信道互相關矩陣的特征值分布。當空間相關性較強時，只存在較少的可利用的特征子信道，進而影響信道的頻譜效率，信道容量隨著空間相關性的增強而降低。

4 小結

上述多種多天線技術都有較為優(yōu)越的性能，但是在譯碼復雜度、最適于何種信道、對天線的要求又有所不同?？傊?，多天線技術可以有效地抵抗衰落的影響，克服功率和容量極限。不同的多天線技術適用于不同的通信系統(tǒng)，從發(fā)展的趨勢來看，可以將上述多種多天線技術有效地結合以適用多種需求。

參考文獻

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引言

多天線技術（MIMO）是LTE系統(tǒng)的關鍵技術之一，通過與OFDM及技術結合應用，能夠對空、時、頻多維信號進行很好的聯合處理和調度，使系統(tǒng)的靈活性和傳輸效率大幅度提升。TD-LTE系統(tǒng)集成了TDD的固有特點和優(yōu)勢，能夠很好的滿足非對稱移動互聯網業(yè)務應用的需求。隨著LTE上涌進程的不斷推進，全球各大電信運營商已經大面積部署LTE網絡，大部分FDD運營商采取了將LTE和3G系統(tǒng)共同部署的策略，基站主要采用2天線，而TDD運營商為了將TDD技術的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，其基站主要采用4天線和8天線技術，因此，需要充分了解不同天線技術各自的特點，從而為TD-LTE的實際部署和后續(xù)發(fā)展提供依據。

一、多天線技術

多天線技術是一種統(tǒng)稱，根據實現方式的不同可以分為天線分集、波束賦形以及空分復用三種[1]。從LTE的發(fā)展過程來看，最基本的LTE MIMO形式采用了兩端口的2×2形式。因此，多天線技術在TD-LTE系統(tǒng)中的發(fā)展及應用對于TDLTE的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。最優(yōu)的MIMO算法對于不同的天線屬配置來說存在一定的差異。

在TD-LTE系統(tǒng)中，常用傳輸方式主要包括TM2、TM3、TM4、TM7以及TM8，其中2天線主要采用的傳輸模式包括TM2、TM3和TM4；8天線除了支持2天線支持的傳輸模式之外，還支持TM7和TM8，其中TM8模式為R9支持技術[2]。表1給出了2天線和8天線的上下行對天線模式的支持能力。從表1來看，在上行上都是采用MIMO的分集模式，下行由于采用了模式間的自適應技術，當信道條件較好時會采用雙流技術，而當信道條件較差時，則采用了單流技術。

二、2/8天線性能對比

2.1 2/8天線下行信道性能對比

表2給出了2/8天線SU-MIMO的系統(tǒng)性能對比數據，基于3GPP Casel-3D場景進行仿真，2天線采用TM4模式，8天線采用TM8模式，均支持單雙流自適應。

從表2中的數據來看，8天線相對于2天線來說，平均頻譜效率的增益達到了19%，邊緣頻譜效率的增益達到了22%。8天線的性能增益主要是由于其本身的空間自由度更高，能夠形成更窄、指向性更強的波束，使有用信號提高，干擾也大幅降低。同時2天線通過終端反饋碼本的方式存在碼本量化損失，而8天線通過信道互易性得到的信道進行矩陣分解，可以得到更加準確的預編碼向量。

由于8天線相對于2天線來說具有更大的空間自由度，因此8天線能夠對MU-MIMO進行更好的支持。表3給出了8天線的SU-MIMO和MU-MIMO的性能對比，其中SUMIMO采用了單雙流自適應技術，MU-MIMO則采用了2用戶配對的單流技術。從表中的數據能夠看出，MU-MIMO相對于SU-MIMO的平均頻譜效率和邊緣頻譜效率均有15%左右的提升。8天線MU-MIMO模式下，用戶配對準則以及用戶之間的干擾消除的預編碼算法會在較大程度上影響傳輸性能。

2.2 2/8天線上行信道性能對比

從上行鏈路的性能來看，8天線相對于2天線具有更大的接收分集增益。同時，8天線的空間自由度優(yōu)勢方便基站通過更具優(yōu)勢的接收算法來提升處理增益。表5給出了2/8天線系統(tǒng)上行仿真性能對比，仿真基于理想的信道估計。

接收端通過采用8天線和基于MMSE的干擾消除接收算法，8天線在平均頻譜效率以及邊緣頻譜效率均有50%以上的增益效果，尤其是邊緣頻譜效率的增益接近80%左右。因為8天線具有很好的干擾消除性能，因此8天線的基站上行引入MU-MIMO技術能夠進一步提升系統(tǒng)性能增益。

三、8天線在產品實現中的挑戰(zhàn)

從前文的分析來看，基于8天線和2天線在物理實現、器件性能方面基本保持一致[3]。但是在實際產品實現方面，兩者之間存在一定的差異，比如天線增益，這些對會對網絡的實際上下行性能產生不同程度的影響。TD-LTE基于信道互易的8天線技術方案存在一定的問題。基于用戶反饋碼本的多天線方案，需要對上行容量進行充分的考慮，因此，一般會選擇較粗的時頻顆粒度進行反饋。但是在TDD系統(tǒng)中，基站能夠通過上下行信道互易性獲取上下行信道信息。因此，在預編碼計算的過程中不會受到碼本量化帶來的影響。當硬件處理能力較高時，甚至能夠實現所有物理資源塊的波束賦型矩陣的計算，這能夠使得波束賦型與信道條件之間的匹配程度進一步提高，從而促進波束賦型技術性能的進一步提升。

四、結語

TD-LTE繼承了TDD的優(yōu)勢和特點，具有較高的靈活性和性能。通過論文的分析可以看出，8天線相對于2天線在平均頻譜效率和邊緣頻譜效率具有更好的性能，同時8天線的MU-MIMO比SU-MIMO在平均頻譜效率和邊緣頻譜效率具有更好的性能。因此，8天線能夠更好的發(fā)揮空間和復用和干擾抑制方面的優(yōu)勢，能夠進一步提升TD-LTE系統(tǒng)的性能。

參 考 文 獻

篇8

 

（一）引言

隨著無線通信技術的發(fā)展，基于此技術的各種應用得到迅速發(fā)展。在無線局域網（WLAN）、射頻標簽（RFID）、無線傳感器網絡(WSN)等應用中，天線作為無線電設備中發(fā)射和接收無線電波的裝置，將在很大程度上影響整個系統(tǒng)的性能。這些應用也對天線的小型化，全向性，多極化提出來較高的要求。微帶天線以其體積小，重量輕，便于集成等優(yōu)點，在無線通信應用中得到了的大量的應用與改進。本文就應用于特高頻（UHF）頻段的印刷天線進行了小型化的設計改進，在HFSS中設計并仿真了一個工作在2.4GHz頻點的印刷曲折型天線。

（二）天線原理與結構

印刷單極天線一般由覆在介質層同側或兩側的單極貼片和導體地板構成，通過微帶線或共面波導進行饋電。

先比較一下曲折型天線相對于鞭狀天線在尺寸上的優(yōu)勢。早期采用的單極鞭狀天線，如圖1（a）所示，集成面積過大，不利于小型化與低成本生產；而采用曲折型結構，如圖1（b）所示，就有效地縮減了單極鞭狀天線的尺寸。

圖1（a）鞭狀天線 （b）曲折型天線

單極鞭狀天線一般采用半波對稱天線的單臂構成，即天線臂長，由于天線印制到電路板上，印制天線位于空氣與介質板之間，且介質板背面無金屬，因為受板材影響微帶天線，天線的諧振長度L應由經驗公式得出波長的修正值來計算：

（1）

式中，為真空中波長，為有效介電常數。

有效介電常數由相對介電常數與微帶線線寬w以及板厚度h確定

（2）

當采用厚度為1.6mm，相對介電常數為4.4的FR-4材質的介質板時，根據公式計算數據在HFSS中優(yōu)化后得到的2.4GHz的諧振天線臂長約為27.5mm，天線尺寸較大，使得應用上限制了節(jié)點器件的尺寸大小；而采用曲折型結構改進，使天線的諧振長度縮短到了13.5mm，這樣的尺寸與它的結構使得在無線模塊集成天線時，電路的設計可以更為緊湊。

尺寸的縮減要以犧牲有效帶寬為代價，此處有效帶寬定義為<-10dB的頻帶寬度。在仿真結果中可以看到有效帶寬隨著尺寸的縮減而下降。

天線的每一節(jié)曲折部分的長度遠小于頻點對應的波長，因此可以考慮用終端短路傳輸線模型等效成電感來考慮其結構對天線的影響。因此，曲折型天線可等效為加載電感的鞭狀天線，曲折型部分正好平衡了單極天線的負虛阻抗部分。天線的輻射特性類似于鞭狀天線，但天線的電流分布將發(fā)生改變，不會再是一個正弦函數。在此，由于其與鞭狀天線的類似性，不再討論天線的輻射功率，輻射阻抗，以及電磁場的分布。

下面以傳輸線理論簡要分析曲折型天線。根據傳輸線理論，每一段曲折線部分的輸入阻抗為

（3）

式中， , 為自由空間中的波數，為有效介電常數，為每段曲折線長度，即以饋線為中軸垂直線，曲折線部分的一半水平長度。

此處曲折線部分的特性阻抗為

（4）

式中，為每段曲折線間距，為曲折線線寬，波阻抗。

由上述計算式可見，曲折線的間距、線寬、每段長度以及段數的不同，將改變影響天線的電抗部分，從而影響阻抗匹配到50歐姆的傳輸線小論文。通過計算與軟件仿真，得出匹配到50歐姆傳輸線時的參數值為：=3mm，=1mm，=4mm，段數為3。

天線設計的第一步一般是選擇合適的介質基片并確定其厚度h， 因為基片材料的相對介電常數、損耗正切角tanδ 和厚度h將直接影響微帶天線的性能指標。采用較厚的基片，可以展寬工作頻帶，效率也較高，但是過大會引起表面波的明顯激勵。采用較高的，微帶天線的尺寸較小，但帶寬較窄微帶天線，E面的方向圖較寬。當減小時，可以使輻射對應的Q 值下降，從而使頻帶變寬，降低還將減小表面波的影響。

本文所設計的曲折型天線直接印刷在厚度為1.6mm，相對介電常數為4.4的FR-4材質的介質基板上，介質板的尺寸為32mm*18mm。具體天線結構與在HFSS中仿真優(yōu)化后使用的尺寸數據如圖 2 所示。天線由3個曲折部分與末端延長的部分組成，由50歐姆微帶線饋電。通過調節(jié)每段曲折線的長度與間距，以及末端延長線的長度，來調整天線達到合適的諧振長度。

圖2 優(yōu)化后的天線結構與尺寸

（三）仿真結果與分析

借助仿真軟件 HFSS，天線的參數的仿真結果如圖 3 所示。在2.4G處，=-32.7dB。有效帶寬（按-10dB計算）為700MHz左右?？梢姶饲坌吞炀€的帶寬雖然比單極鞭狀天線帶寬減小很多，但對于該頻段的應用仍是足夠寬的。

圖3 參數仿真結果

圖 4 給出了天線在f=2.4GHz頻率點上的 E 面和 H 面方向圖。由天線輻射方向圖可以看出，該天線具有近似全向性能，能夠滿足引言中提到的該頻段的一些應用的全向性要求。

圖4 天線在2.4GHz的方向圖

該天線具有成本低、重量輕、易于加工與集成的優(yōu)點，采用曲折線結構，使天線所占面積為：13.5mm×9.5mm，基本滿足了小型化的要求，易于集成在射頻電路板上。

（4）結論

本文研究了一種曲折型印刷天線。通過采用曲折線結構縮小天線尺寸，與鞭狀天線相比較，該天線具有結構簡單、易于調整、制作方便的優(yōu)點。該天線在HFSS仿真測試中的數據顯示其能夠使用在UHF頻段的一些應用中。在改進方面，對于天線可以在饋電位置上做一些調整，以獲得更好的性能。并且可以將曲折線結構與倒F天線結構相結合，使天線尺寸得到進一步的縮小。

【參考文獻】

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篇9

1 引言

XLPE電纜線路在城市供電電網中占有極其重要的地位。X LPE 電纜的安全運行對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定至關重要，一旦發(fā)生故障，將引起所轄地區(qū)重大的停電事故，造成較大的經濟和社會影響[1]。而局部放電是電纜絕緣故障早期的主要表現形式，它既是引起絕緣劣化的主要原因之一，又是表征絕緣狀況的主要特征量。對電纜局部放電進行檢測是定量分析絕緣劣化程度的有效方法之一[2]。

電纜局部放電檢測是診斷XLPE電纜早期故障的有效方法。局部放電的檢測方法主要包括聲測法、溫度測量法等非電氣測量法和差分法、電磁耦合法、電容耦合法、方向耦合傳感器及超高頻法等電氣測量法。超高頻法是近年來發(fā)展起來的一項新技術，其原理是利用裝設的天線傳感器接收由電纜局放陡脈沖所激發(fā)并傳播的超高頻電磁波來檢測局放信號。它的主要優(yōu)點有：抗低頻干擾能力強，能對局放源進行定位，根據所測信號的頻譜，可以區(qū)分不同的缺陷類型，同時可進行長期現場監(jiān)測，靈敏度能滿足工程要求[3]。超高頻法采用的傳感器大致分為內置型和外置型兩類。內置型傳感器可以獲得較高的靈敏度，但是對制作安裝的要求較高，最常用的就是電容耦合傳感器。外置型傳感器的靈敏度較內置的差些，但是安裝靈活，不影響設備的運行，安全性高，最常用的是天線傳感器[4，5]。當電纜發(fā)生局部放電時，在超高頻段有豐富的頻率分量，而寬帶平面螺旋天線是檢測超高頻局部放電信號非常有效的傳感器。由此本文通過對阿基米德螺旋天線和對數螺旋天線兩種平面螺旋天線進行對比，制作了一種工作頻帶在400MHZ～1GHZ的阿基米德螺旋天線，利用高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析，仿真結果表明兩種天線在400MHZ～1GHZ有效工作頻帶內，都具有較高的靈敏度和優(yōu)越的性能，滿足各項性能指標的要求。

2平面螺旋天線的設計

2.1 天線的性能要求

為了使天線較準確的采集到XLPE電纜發(fā)生局部放電時所激發(fā)的電磁波信號，必須滿足以下要求：

（l）可以較好的接收信號并且能抑制現場干擾信號；

（2）帶寬和中心頻率要合適，結構簡單，尺寸小，便于使用和安裝；

（3）電壓駐波比小于2，并且具有較高的增益和靈敏度，易于實現阻抗匹配[6]。

2.2 天線的設計

2.2.1等角螺旋天線

等角螺旋天線是一種頻率無關天線，天線的形狀由具有一公共軸和相同參數的等角螺旋線構成。天線具有由平衡饋電線饋電的兩個臂，螺旋線的等角臂形成在同一平面上。天線表面非導電介質部分的形狀和尺寸與螺旋等角臂的形狀和尺寸全等。一般情況下該天線需視其對工作帶寬的要求，用 1.5～3 匝做成[7]。螺旋線的極坐標表達式為：

（1）

為螺旋線矢徑；為極坐標中的旋轉角；為時的起始半徑；為螺旋率，它決定著螺旋張開的快慢。

天線的最低工作頻率和最高工作頻率可以按下式計算：

（2） 其中為螺旋臂起始點到原點的距離，為螺旋臂末端到原點的距離，為上限工作頻率對應的波長，為下限工作頻率對應的波長。

用Ansoft HFSS軟件做出的天線輻射面如圖1。對數螺旋天線的各個尺寸為：，，匝數=1.5，。

2.2.2阿基米德螺旋天線

平面阿基米德天線螺旋線的方程為：。其中為曲線上任意一點到極坐標原點的距離，為方位角，為起始角，為螺旋線起始點到原點的距離，為常數，稱為螺旋增長率。該天線的參數計算方法如下：

式中為天線外徑，為天線內徑，為上限工作頻率對應的波長，為下限工作頻率對應的波長。愈小螺旋線的曲率半徑愈小。在外徑相同的條件下，螺旋線總長度越大，終端效應越小，波段持性較好。但太小，圈數太多，傳輸損耗就會加大，通常取每臂大約20圈。螺旋線寬度大一些，其輸入阻抗就低一些。自補結構輸入阻抗理論值，實際結構輸入阻抗約為左右。若螺旋線寬度大于間隙寬度，則可降低輸入阻抗[8]。

用Ansoft HFSS軟件做出的天線輻射面如圖2。阿基米德螺旋天線的各個尺寸為：，，匝數=22.8，。

2.2.3巴倫的設計

平面螺旋天線是平衡對稱結構，其饋電方式為平衡饋電。天線傳輸線采用同軸電纜，然而同軸線雖然屬于超寬帶饋電線，并且具有良好的寬頻帶特性，但是其饋電方式為非平衡饋電，因此需要增加平衡饋電到非平衡饋電的轉換裝置即巴倫。巴倫一般分為同軸線巴倫、雙面微帶線巴倫、共面微帶線巴倫、三線巴倫和Marchand巴倫五種。本文采用指數漸變線式的平行雙線微帶巴倫，以此來滿足寬帶平面螺旋天線對于寬帶、平衡饋電的要求。所謂平行雙線分別指微帶線和其對應的地板，當微帶線的地板同微帶線本身都應用指數漸變，且變換至同樣的寬度時，就由初始端的非平衡饋電變成了平衡的平行雙線饋電結構，并且在此變換過程中實現了阻抗變換，因此這種指數漸變線結構巴倫就實現了阻抗匹配和非平衡到平衡的變換[9]。

該巴倫分為正反兩面，雙面均為微帶漸變線。始端寬度不同，接同軸電纜，終端寬度漸變到相等，接天線雙臂。平行雙線漸變線巴倫結構圖如圖3所示。

由于平面阿基米德螺旋天線的輸入阻抗為，所以在工作頻帶內由輸入端的變?yōu)檩敵龆说?。其非平衡?/p>

線寬可按微帶線寬計算，[10]。根據唯一性定理和鏡像原理，其特性阻抗約為同樣寬度的微帶線端口阻抗的2倍，根據上述計算方法，可得巴倫的各項參數為，，，[11]。

3 仿真結果

據XLPE電纜局部放電的特性，高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析。如下進行詳細的分析。

天線的介質基板選取的是環(huán)氧樹脂板，它的介電常數，介質基板的厚度。

3.1駐波比

電壓駐波比系數VSWR通常用來表征天線與饋線的匹配情況，計算公式為：，其中：為反射損耗的反射系數。它與傳輸特性阻抗的關系為：

，式中：為天線的輸入阻抗；為傳輸特性阻抗。對數螺旋天線電壓駐波比如圖4所示，阿基米德螺旋天線電壓駐波比如圖5所示。

3.2增益

天線增益是綜合衡量天線能量和方向特性的參數，通常以天線在最大輻射方向上的增益作為天線的增益，以天線在最大輻射方向的方向系數作為這一天線的方向性系數。天線在某方向的增益G是它在該方向的

輻射強度同天線以同一輸入功率向空間均

勻輻射的輻射強度之比，即：

式中：U為天線在某方向的輻射強度；為輸入功率[12]。阿基米德螺旋天線的三維增益方向圖如圖6所示，對數螺旋天線的三維增益方向圖如圖7所示：

由仿真結果分析可知，阿基米德螺旋天線具有較小的尺寸、較大的增益、結構簡單的優(yōu)點，并且便于安裝使用。因此本設計采用阿基米德螺旋結構做出了天線實物，并進行了現場測試，天線仿真圖圖8和實物圖圖9如下：

4 結語

根據XLPE電纜局部放電的特性，高頻電磁仿真軟件Ansoft HFSS對對數螺旋天線和阿基米德螺旋天線進行了仿真和分析，仿真結果表明兩種天線在400MHZ～1GHZ有效工作頻帶內，都具有較高的靈敏度和優(yōu)越的性能，能夠滿足各項性能指標的要求，并且設計了適合于XLPE電纜局放檢測的超高頻天線，天線中心頻率為700MHZ，天線在Z軸正方向具有最大增益值。

設計采用平行雙線漸變線巴倫經50同軸電纜饋電，天線具有超寬頻帶特性，經仿真和測量，在整個有效帶400MHZ～1GHZ內電壓駐波比小于2， 并且具有較高的增益和靈敏度，可以較好的接收信號并且能抑制現場干擾信號，易于實現阻抗匹配，測試達到了要求。

阿基米德螺旋天線具有較小的尺寸、較大的增益、結構簡單的優(yōu)點，被用來檢測XLPE電纜局部放電的超高頻信號，此天線具有便于對電纜局放進行非接觸檢測，其具有較高的靈敏度和良好的方向性，能夠滿足各項性能指標的要求，同時還可以隔離工頻信號和避免空間電暈以及周期性脈沖信號的干擾。

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篇10

中圖分類號：TN820 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0028-02

空間光通信的快速發(fā)展，帶動了光學天線系統(tǒng)設計技術的進步。光學天線系統(tǒng)作為空間光通信設備，具有自身的優(yōu)勢：體積小，重量輕、功耗低、頻帶寬、通信容量大，等等?？ㄈ駛惞鈱W天線作為光學發(fā)射和接收天線，其突出的優(yōu)點有[1]：（1）口徑可以做得較大，不產生色差且可用波段范圍較寬；（2）采用非球面鏡后，有較大的消像差能力；（3）可以做到收發(fā)合一。但環(huán)境的變化對天線系統(tǒng)的性能會產生較大的影響。本文對一種典型的卡塞格倫光學天線的鏡體進行了熱變形仿真，并利用了光學仿真軟件CODE-V分析了熱變形對傳輸光束傳輸質量的影響。

1 天線鏡體的熱變形對光束傳輸的影響

1.1 鏡體的熱變形分析

我們知道，當鏡子的表面和內部存在溫差時，由于玻璃的導熱率低，內外部溫差產生的應力能使鏡體變形并改變其表面的曲率半徑，尤其是靠近外部的區(qū)域，會出現所謂的“塌邊”或“翹邊”的現象，這一溫度效應稱為“邊緣效應”[2]。根據熱彈性力學理論，鏡體由于溫度的改變而產生的形變，主要由三部分組成：鏡體材料溫度升高而產生的自由熱膨脹、邊界固定后不能自由膨脹而引起的和材料的泊松比有關的形變、熱應力而產生的形變[3]。

為了形象地描述鏡體的熱形變，該文利用ANSYS軟件仿真圖[4]，以常溫（20 oC）為起始溫度、壓圈法固定鏡體為例，分析了鏡體隨溫度的升高而發(fā)生的形變。圖1、圖2、圖3分別表示溫度為100 oC時鏡體在X、Y、Z方向的位移。從圖中可以看出，升溫時，天線系統(tǒng)的反射鏡面向外鼓起。鏡體在軸向方向（Z方向）的變化，對光束的傳輸影響最大，當溫度變化為100 oC時，軸向方向（Z方向）的變形量為0.6 ?m。而當溫度降低時，天線系統(tǒng)的反射鏡面向內凹陷。由此表明，溫度的變化對鏡體的形變影響還是比較大的。

1.2 鏡體的熱變形對傳輸光束的影響

圖4，圖5分別描述了鏡體變形前后天線的點擴散函數圖。圖6、圖7分別描述了鏡體變形前后天線系統(tǒng)的MTF圖。圖4、圖5表明鏡體變形前，光束通過設計的卡塞格倫光學天線，光束能量集中，發(fā)射光束發(fā)散角小，光線分布均勻，實現了卡塞格倫光學天線收發(fā)合一的功能。圖6、圖7表明，鏡體變形后，光束在卡塞格倫光學天線中傳輸時，天線系統(tǒng)的傳輸特性變差。相應地，卡塞格倫光學天線的效率發(fā)生了明顯的變化，光束的傳輸達不到鏡體溫度變化前的理想值。這種反射鏡面的熱變形對傳輸光束會產生偏轉、傳輸光束中心移位及光束發(fā)散等影響[5]。在空間光通信中，傳輸光束的偏轉、中心移位及光束發(fā)散會造成目標圖像畸變、存在嚴重的像差以及圖像不清晰等等。本文設計的卡塞格倫光學天線采用了大量的反射鏡面，所以鏡面的熱變形對光束的傳輸影響很大。由此可見，在實際應用時，要在鏡面材料選擇、鏡體應力釋放方式、鏡體大小選擇等方面進行合理設計，盡量減小由于溫度變化對鏡體產生的應力，以避免出現像差增大和天線鏡面破裂等現象。

2 結語

該論文研究了卡塞格倫光學天線鏡體的熱變形對傳輸光束傳輸質量的影響。光學天線的設計是空間光通信的重要發(fā)展部分，光學天線傳輸的質量高低直接影響到信號傳輸的準確性，所以在系統(tǒng)設計過程中，應該考慮環(huán)境變化對系統(tǒng)的影響。

參考文獻

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