所以，天線的第一個(gè)作用就是輻射和接收電磁波。當(dāng)然能輻射或接收電磁波的東西不一定都能用來(lái)作為天線。
天線的另一個(gè)作用是”能量轉(zhuǎn)換”。大家知道，發(fā)信機(jī)通過(guò)饋線送入天線的并不是無(wú)線電波，收信天線也不能直接把無(wú)線電波送入收信機(jī)，這里有一個(gè)能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程，即把發(fā)信機(jī)所產(chǎn)生的高頻振蕩電流經(jīng)饋線送入天線輸入端，天線要把高頻電流轉(zhuǎn)換為空間高頻電磁波，以波的形式向周圍空間輻射。反之在接收時(shí)，也是通過(guò)收信天線把截獲的高頻電磁波的能量轉(zhuǎn)換成高頻電流的能量后，再送給收信機(jī)。顯然這里有一個(gè)轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題。天線增益越高，則轉(zhuǎn)換效率就越高。
一、 移動(dòng)基站天線的發(fā)展史
從2G到4G，移動(dòng)基站天線經(jīng)歷了全向天線、定向單極化天線、定向雙極化天線、電調(diào)單極化天線、電調(diào)雙極化天線、雙頻電調(diào)雙極化到多頻雙極化天線，以及MIMO天線、有源天線等過(guò)程。
而隨著4G和5G時(shí)代的到來(lái)，BBU和RRH分離，Massive MIMO技術(shù)的引入，總的來(lái)說(shuō)，基站天線的發(fā)展出現(xiàn)了三個(gè)趨勢(shì)：
1)無(wú)源天線向有源天線發(fā)展
2)光纖替代饋線
3)RRH和天線部分集成
從另一個(gè)視角看，陣列天線、多頻段天線、多波束天線構(gòu)成了基站天線發(fā)展的“魔術(shù)三角”。
Massive MIMO
基站端裝備大規(guī)模天線陣列，利用多根天線形成的空間自由度及有效的多徑分量，提高系統(tǒng)的頻譜利用效率。
多波束天線
運(yùn)用多波束天線使扇區(qū)分裂來(lái)提升容量，比如2 x 9 x 6°的18波束天線。
2G到4G基站天線發(fā)展
2G/3G時(shí)代，天線多為2端口。
GSM天線
CDMA天線
LTE-FDD 獨(dú)立2端口天線(2T2R)
到了4G時(shí)代，隨著MIMO技術(shù)、多頻段天線的大量使用，我們看到，鐵塔上天線就像是長(zhǎng)出了大胡子。
LTE-FDD 獨(dú)立4端口天線(2T4R)
CDMA(1T2R)/LTE-FDD(2T4R) 6端口雙頻天線
LTE-TDD 8T8R 8端口天線
再加上鐵塔上的RRU，鐵塔上的場(chǎng)面就相當(dāng)壯觀…
二、電磁波傳播基礎(chǔ)知識(shí)
無(wú)線電波的定義
無(wú)線電波是一種信號(hào)和能量的傳播形式，在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間中相互垂直，且都垂直于傳播方向。
無(wú)線電波的傳播方向
正交特性;電生磁、磁生電。
無(wú)線電波的波長(zhǎng)、頻率與傳播速度的關(guān)系
其中：波長(zhǎng) λ= C/f (式中，C為光速，f為工作頻率，λ為波長(zhǎng)。)
在相同的介質(zhì)中，不同頻率下，天線的工作波長(zhǎng)不同。頻率越高，波長(zhǎng)越短。
天線的電性能與電長(zhǎng)度(波長(zhǎng))對(duì)應(yīng)。物理長(zhǎng)度則需要進(jìn)行換算。
無(wú)線電波的極化
無(wú)線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無(wú)線電波的極化。無(wú)線電波的極化是由電場(chǎng)矢量在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡確定的。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱為水平極化波。
圓極化 <— 橢圓極化 —>線極化
左旋、右旋;垂直、水平
天線極化
是指電場(chǎng)矢量在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡。
雙極化天線
由兩組正交的輻射單元組成。
1)互補(bǔ)(完備不相關(guān)。正交/90度)(規(guī)劃工作)
2)相當(dāng)(平衡工作。+45/-45) (勝任工作)
3)高效(XPD 降低損耗) (專注工作)
多徑傳播
電波在傳播過(guò)程中，除直接傳播外，遇到障礙物(例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物)，還會(huì)產(chǎn)生反射和繞射。因此，到達(dá)接收天線的電磁波，不僅有直射波，還有反射波，繞射波、透射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。
由于多徑傳播使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布復(fù)雜化，波動(dòng)很大;也由于多徑傳輸?shù)挠绊懀瑫?huì)使電波的極化方向發(fā)生變化(扭轉(zhuǎn))，因此，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱，另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同 。為降低多徑傳輸效應(yīng)的影響，一般采用空間分集或極化分集來(lái)接收。
空間分集：?jiǎn)螛O化天線
極化分集：雙極化天線
三、天線輻射原理
天線的定義
能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來(lái)的電磁波的裝置。
天線半波振子
半波振子是天線的基本輻射單元，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，天線半波振子越大。
半波振子示例：
天線輻射方向圖
用來(lái)表述天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射和接收電磁波的能力。一般為三維輻射立體圖。
實(shí)際評(píng)判中是其轉(zhuǎn)化成的二維平面圖形，即水平面方向圖及垂直面方向圖。
天線組成部件
同一款基站天線有多種設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)方案涉及到天線的以下四部分：
1)輻射單元(對(duì)稱振子 or 貼片[陣元])
2)反射板(底板)
3)功率分配網(wǎng)絡(luò)(饋電網(wǎng)絡(luò))
4)封裝防護(hù)(天線罩)
