多频段天线成为基站天线行业主流

       参考中国报告网发布《2017-2022年中国基站天线行业深度研究及十三五发展机会分析报告》

       移动通信网络系统主要是由移动台（MS）、基站子系统（BSS）、交换子系统（NSS）和操作维护子系统（OMS）四部分组成。其中，基站子系统负责管理无线资源，用于传送信号和用户信息，保障固定网络与移动台之间的通信连接，主要包括基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。基站天线属于其中的基站收发信台（BTS）。

       广义的基站是基站子系统（BSS），以GSM 网络为例，包括基站收发信机（BST）和基站控制器（BSC）。狭义的基站，即公用移动通信基站，是通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。狭义的基站设备包含三部分：基带处理单元、射频处理单元、天馈系统。天馈系统主要就是馈线和天线。

       基站天线的主要作用是基站设备与终端用户之间的信息能量转换器。在信号发送过程中，调制后的射频电流能量经基站天线转换为电磁波能量，并以一定的强度向预定区域（手机用户）辐射出去；接收过程中，用户信息经调制后的电磁波能量，由基站天线接收，有效地转换为射频电流能量，传输至主设备。基站天线性能的好坏，直接影响到移动通信的质量。

       基站天线主要由辐射单元、移相器、馈电网络和安装组件组成，是用户以无线方式与基站设备连接的信息出（下行、发射）入（上行、接收）口，是载有各种信息的电磁波能量转换器。在已有的天线中，无论是基站还是移动终端，天线都是充当发射信号和接收信号的中间件。

       虽然基站天线仅占单一基站价值的2%左右，但是天线的增益、覆盖方向、波束、可用驱动功率、天线配置、极化方向等都会影响移动通信网络系统的性能。

       同一款基站天线由多种设计方案来实现，设计方案涉及到天线的四部分：辐射单元（对称振子或贴片）、反射板（底板）、功率分配网络（馈电网络）和封装防护（天线罩）。

       按照功能，通信天线可分为网络覆盖天线、通信传输天线和终端天线。其中，基站天线属于网络覆盖天线。

       一般而言，基站天线按照频段划分。其可划分为WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 天线、FDD-LTE、TDD-LTE 天线以及包含上述多个制式的多频多端口天线。只工作在一种制式的天线为窄频宽天线，两种工作制式的为宽频带天线，三种以上工作制式的成为超宽频带天线。基站天线工作频段具体分配情况如下（为了方便展示，我们将频段按照所属制式整理）：

       天线按照电磁波辐射方向划分，主要有定向天线和全向天线。定向天线通过金属反射板，使天线在水平面的辐射具备了方向性，适用于扇形小区；全向天线在同一水平面上辐射强度是相等的，适用于全向小区。

       按照磁化方向划分，主要有双极化和单极化；按照极化方向划分，主要有水平极化、垂直极化、垂直/水平极化、±45 度正交极化。

       双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的，采用双线极化天线可以大大减少天线数目，减少天线占地空间，降低成本。

       除了电磁波辐射方向、极化方式，基站天线的性能参数还包括天线工作频段、辐射参数、半功率波束宽度、水平面波束宽度、垂直面波束宽度及电下倾角精度、前后比、天线增益、交叉极化比、波瓣宽度、下倾方式、天线的前后比、端口间隔离度等。

       从2G 到4G，移动基站天线经历了全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、双频电调双极化到多频双极化天线，以及MIMO 天线、有源天线等过程。

       第一代移动通信几乎用的都是全向天线，当时的用户数量很少，传输速率较低，仍属于模拟系统。

       第二代移动通信技术引领我们进入蜂窝时代，这一阶段的天线逐渐演变成方向性的，一般波瓣宽度包含60°和90°以及120°，以120°为例，即有三个扇区。八十年代的天线以单极化天线为主，并开始引入阵列概念。从形式上看，现在的天线和第二代的天线非常相似。

       1997 年，开始出现双极化天线（±45°交叉双极化天线），成为了3G 和4G的主要潮流。

       到了2.5G 和3G 时代，出现了多频段天线，系统趋向于复杂，例如GSM、CDMA等需要共存。多频段天线在这一阶段成为主流，也是天线技术发展的必然趋势。

       到了2013 年，首次引入MIMO（多入多出技术）天线系统，并逐步从单一天线发展成阵列天线和多天线。

       从基站的构造上来看，移动基站天线经历了一体化宏基站天线、基带处理单元和射频拉远模块分离、MIMO 天线、有源天线、Massive MIMO 等发展阶段。

       在2G/3G 时代，天线多为2 端口，如GSM 天线、CDMA 天线、LTE-FDD 独立2 端口天线。到了4G 时代，随着MIMO 技术、多频段天线的大量使用，铁塔上的天线出现越来越多的端口，如LTE-FDD 独立4 端口天线、LTE-FDD6端口双频天线、LTE-TDD8 端口天线等。随着C-RAN 网络结构的演进，RRU拉远，还会有隐形天线出现。

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