移動通信市場的快速崛起和發(fā)展對移動通信系統(tǒng)提出了越來越高的要求，使得通信技術(shù)不斷更新?lián)Q代。目前，已出現(xiàn)2G、3G、LTE等多種制式共存的現(xiàn)象�；咎炀�作為移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也面臨了越來越高的性能指標(biāo)要求。為了降低建站成本，運(yùn)營商希望天線可以工作的頻段越來越寬，可以實(shí)現(xiàn)多種制式的共用；也希望天線的尺寸越來越小，可以方便共站共址的建設(shè)，且利于環(huán)境美觀。
基站建設(shè)的密度日益增大，移動運(yùn)營商建網(wǎng)選址也越來越困難，LTE的發(fā)展催生對基站的數(shù)量和密度需求更是對未來選址構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。對環(huán)境的適應(yīng)以及公眾對視覺污染和電磁污染重視等因素，使基站天線發(fā)展走向近年來一直受到業(yè)界的關(guān)注，其中，多頻化、小型化等趨勢是研究的熱點(diǎn)。
目前無線通信市場2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)共存，國外發(fā)達(dá)國家正在逐漸關(guān)閉2G網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)向3G/4G演進(jìn)，例如日本NTTDoCoMo、KDDI、SoftBank，韓國KT等運(yùn)營商，美國AT&T近期也宣布將于2017年前關(guān)閉2G無線網(wǎng)絡(luò)。從短時間來看，產(chǎn)品擁有一定的生命周期，2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)會共存一段時間，但長遠(yuǎn)來看會向3G/4G演進(jìn)，基站天線的小型化和集成化顯得十分必要。
小型化從技術(shù)上看將是基站天線的發(fā)展基礎(chǔ)，將來小型化基站天線如果能做到全頻段全系列，會逐漸取代現(xiàn)有的天線產(chǎn)品，“中國基站天線廠商只有十幾年的發(fā)展歷史，在產(chǎn)品創(chuàng)新上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國際巨頭，但是在天線小型化上，國內(nèi)廠商實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。雖然在技術(shù)上仍然受到質(zhì)疑，但畢竟發(fā)展時間不長。我們相信小型化天線將會引領(lǐng)未來行業(yè)的發(fā)展�！�
LTE基站天下為什么需要小型化
1、減少風(fēng)阻，減低建設(shè)成本
天線小型化以后，風(fēng)載面積降低，從而對鐵塔的強(qiáng)度要求降低，進(jìn)而降低運(yùn)營商鐵塔建設(shè)支出，有效的為移動運(yùn)營商節(jié)約建設(shè)成本支出。同時，國際上絕大多數(shù)基礎(chǔ)建設(shè)提供方采用天線迎風(fēng)面積決定對運(yùn)營商的天線使用租金的辦法，可見天線產(chǎn)品尺寸未來將決定運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。
2、節(jié)約天面資源
隨著4G網(wǎng)絡(luò)的加快部署，以及目前現(xiàn)存的2G、3G網(wǎng)絡(luò)，幾乎所有的移動通訊網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商都面臨著同時運(yùn)營多個不同頻段網(wǎng)絡(luò)的情況，不可避免出現(xiàn)需要使用多付天線的場景。在此前提下，小型化的基站天線在布置空間，風(fēng)載等方面，均具有巨大的優(yōu)勢�？梢杂行У墓�(jié)約目前日趨緊張的天面資源。
3、利于實(shí)現(xiàn)微基站的靈活布置；
隨著數(shù)據(jù)流量需求增加，基站數(shù)量也不可避免的增加，許多場景需要使用微基站進(jìn)行流量分流，這種場景下，小型化基站可以有效的加快部署速度。
4、便于進(jìn)行天線美化；
天線小型化以后可以有效的降低美化難度，讓美化的形式更加多樣化，有效降低運(yùn)營商建站物業(yè)協(xié)調(diào)的難度，加快4G建設(shè)速度。
基站天線小型化的實(shí)現(xiàn)方式
1、輻射單元、移相器小型化設(shè)計
通過新的邊界條件設(shè)計，可以使部分天線的振子高度降低，從λ/4下降到λ/8。通過填充高介電常數(shù)介質(zhì)也可以實(shí)現(xiàn)移相器體積的小型化，這樣可以在一定程度上降低天線的厚度。
2、天線輻射單元共軸嵌套
天線輻射單元共軸嵌套技術(shù)是在多頻天線的設(shè)計中通過將不同頻段的輻射單元（通常其兩個工作頻段的中心頻點(diǎn)呈2倍，或接近2倍的關(guān)系）重疊布置，與并排布置輻射單元的天線陣列相比，極大的提高了多頻天線內(nèi)部空間的利用率，以實(shí)現(xiàn)天線的寬度壓縮。此外，天線輻射單元共軸嵌套的多頻天線還具有水平波束偏移度小，方向圖畸變小等優(yōu)點(diǎn)。但與并排布置方案相比，其設(shè)計及實(shí)現(xiàn)難度更高，對于廠家的技術(shù)能力提出了更高的要求。
3、共輻射單元分頻饋電技術(shù)
共輻射單元分頻饋電技術(shù)是通過濾波器將頻譜較為接近且互相留有間隔的子頻段的兩個饋電網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行合路輸出到同一個輻射單元，進(jìn)而在一個寬頻帶天線中實(shí)現(xiàn)多個窄頻段天線的功能，來實(shí)現(xiàn)天線的小型化。如下圖中，分別在1710-1880MHz和1920-2170MHz的兩個子頻段設(shè)計饋電網(wǎng)絡(luò)及移相器，利用濾波器將分別工作在1710-1880MHz和1920-2170MHz的兩個子頻段的饋電網(wǎng)絡(luò)合路輸出到工作在1710-2170MHz頻段的寬頻輻射單元，在原有2端口單頻天線的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了DCS1800MHz頻段和UMTS2100MHz頻段的雙頻4端口天線的功能，并可以實(shí)現(xiàn)DCS和WCDMA獨(dú)立下傾角調(diào)節(jié)，將4端口電調(diào)天線的寬度降低了50%。
但是對于大部分采用陣列天線的基站天線來說這些方法具有一定的局限性，這是因?yàn)殛嚵刑炀�的陣元個數(shù)和陣元間距是決定其方向圖特性的重要參數(shù)，因此以上方法可以有效的降低基站天線的寬度和厚度，但是對于降低天線長度的貢獻(xiàn)甚微，然而在大部分場景中，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者更為關(guān)注天線的長度。
4、提高輻射單元效率；
在無源天線陣列的設(shè)計過程中是通過增加天線陣元的個數(shù)以提高天線的方向性，進(jìn)而提高天線增益的，這也是相同頻段相同波束寬度的條件下，天線增益越高則其長度越長的原因。天線的增益G、方向性系數(shù)D和其輻射效率具有如下關(guān)系：
G=D×η
常規(guī)振元單元增益多為5.5dBi。目前有部分小型化天線采用多層微帶疊片的面輻射基理，將原有的線輻射機(jī)理變成了面輻射機(jī)理，不同于常規(guī)半波振子類型的天線，提高了天線振元的輻射效率，從而獲得單元振元的高增益，提高振元增益，可以有效減少振元數(shù)量，從而縮短天線的長度。
5、有源一體化天線；
有源天線可以將RRU和基站天線緊密集合在一起，可以合理利用天線內(nèi)部空閑空間安放RRU的各個模塊，實(shí)現(xiàn)天線和RRU的一體化，進(jìn)一步壓縮天饋系統(tǒng)占用的總空間，同時降低連接損耗，減少功率損失，彌補(bǔ)部分小型化導(dǎo)致的增益下降。
另外還有很多其他小型化的方法，例如：一體化美化天線等等多種降低天線體積的方法。
隨著LTE建設(shè)的深入發(fā)展，基站天線小型化顯得越來越重要。天線長度的縮減方法將會是業(yè)界發(fā)展的重點(diǎn)方向。
烽火科技集團(tuán)旗下的武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司在上述基站天線小型化技術(shù)上做了大量投入，目前已經(jīng)釋放大量小型化多制式基站天線產(chǎn)品，主要包括1710-2170MHz18dBi基站天線產(chǎn)品，其產(chǎn)品尺寸較傳統(tǒng)的同性能天線產(chǎn)品迎風(fēng)面積能縮小26.9%，產(chǎn)品體積能減少到原來的40.6%，很大程度上降低了公眾的視覺感知。
