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一种计算赋形天线增益下降的简单方法 【摘 要】基站天线常采用赋形技术，以提高通信质量和减小对邻区的干扰，但采用赋形技术会导致天线的增益下降，通过方向图积分方法来计算和评估赋形天线的增益下降，计算过程复杂。介绍了一种通过分析基站天线接收信号过程中馈电网络功率合成的方法，只需几步简单的运算即可得出赋形基站天线的增益下降情况。 【关键词】赋形 馈电网络 功率合成 增益 中图分类号：TN820.1 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2013）-24-0052-04 1 引言 为了提高通信质量并降低干扰，基站天线常采用赋形技术，赋形技术是通过调整组成基站天线的多个辐射单元，使之具有不同的辐射强度和辐射相位，从而达到所需的辐射特性。众所周知，等幅同相的基站天线增益最高，引入赋形技术必然会导致天线增益下降。设计人员需要评估赋形后的天线增益是否能满足要求，通常是应用天线阵列方向图公式进行计算，通过方向图的积分计算出理论增益，这种方式运算比较复杂，需通过计算机软件来完成。本文通过分析天线接收电磁波过程中馈电网络的功率合成，只需几步简单的初等数学运算即可得出不等幅基站天线的增益下降情况，并且还发现一个有趣的事实：只要阵列中每个阵元的辐射强度和辐射相位确定下来，改变这些阵元在阵列中的顺序，并不会改变天线阵列在法线方向的增益。 2 两单元基站天线分析 设计赋形基站天线的时候，除了需要调整阵元的辐射强度之外，很多时候还需要调整阵元的辐射相位，这时候公式（18）不再成立。但只要已知每个阵元的幅度和相位关系，就可以根据公式（17）计算出赋形天线法线方向来波的接收功率，再利用公式（21）就可以计算出其增益下降。 5 其他 留意到公式（17），pf的大小与绝对值符号内S参数的顺序无关。这意味着，只要阵列中每个阵元的辐射强度和辐射相位确定下来，改变这些阵元在阵列中的顺序，并不会改变天线阵列在法线方向的增益。 阵元改变顺序前后的方向图比较（保持该阵元的幅相）如图2所示。可以看到，方向图的形状发生了很大的变化，但是在法线方向的增益保持不变。 6 结论 本文从基站天线接收电磁波过程中的功率合成分析，推导出计算赋形基站天线增益下降的简单公式。一般情况下，设计人员需要借助计算机仿真软件来估算赋形基站天线的增益下降，而利用本文的公式，只需要一个计算器、一张纸、一支笔即可计算出赋形基站天线的增益下降。本文发现的有趣事实也可以加深人们对天线阵列特性的理解，即阵列中每个阵元的辐射强度和辐射相位确定下来后，阵元在阵列中的顺序不影响阵列在法线方向的增益。 参考文献： [1] 廖承恩. 微波技术基础[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社， 1994. [2] 魏文元. 天线原理[M]. 北京： 国防工业出版社， 1985. [3] 牛传峰，耿京朝，毛贵海. 一种赋形波束高增益微带天线[J]. 无线电通信技术， 2007（1）. [4] 沈楠，郭陈江，胡楚锋. 一种大带宽高增益微带天线的研究与设计[J]. 电子测量技术， 2007（1）. [5] 梁斌，杨娜. 一种新型高增益微带天线[J]. 数字通信， 2009（5）.