传统TD智能天线的体积和重量较大，受到施工以及物业选址、环保等多方面因素的限制，天线进行小型化是发展的趋势，也是解决目前TD工程建设安装相关问题的有效途径。

  根据智能天线直线阵的原理和设计方法，为了获得较好的赋形增益、旁瓣抑制、跚瓣抑制等功能，一般要求阵元间距 和波长 之比 左右。智能天线的性能与天线尺寸密切相关，在允许降低性能的情况下，一般可以采用如下方式减小天线尺寸：

  常规方法——减小单元数、减小单元间距；非常规方法——正交双极化设计、多层设计、天线裂化设计。

在中移研究院的组织下，智能天线小型化的研究进展顺利。中兴通讯也积极的和天线厂家合作，做了大量深入研究，并提出了相应的解决方案。通过前期大量的仿真、测试和对比分析，我们选取如下几种可行的小型化天线改进方案，包括双极化、缩小间距、前4后3双层天线。

  目前已有的几种小型化方案都可以实现减小天线尺寸、降低风阻的目的。通过前期大量的仿真、测试和对比分析，如下几种小型化天线改进方案在技术实现上相对容易，而且性能更好：包括双极化天线、缩小间距紧缩天线、前4后3双层天线。其中以8通道的双极化天线在尺寸、性能方面均表现最佳。

1)  缩小间距紧缩天线

  该方案通过减小间距达到智能天线小型化的目的，把目前的75mm间距缩小到更小值48mm，以大幅度降低尺寸。这样8列紧凑型天线宽度减小为398mm，是常规8 列智能天线的62％，常规智能天线6列的80%，整体性能略优于常规6天线。

  此方案把列间距减小，列与列之间隔离度变差，是以牺牲部分天线性能指标为代价的。将导致单列平均增益和业务合成增益平均下降1~2dB；减小列间距，低频单列方向图主瓣抖动变形比较严重。

2)　前4后3双层天线

  该方案采用了双层阵列的思想，把双(多)层设计引入阵列设计中，可以减小尺寸为原来的50%，达到目前4天线的尺寸。

  如图1所示为双层排列的小型化天线结构示意图。天线总数为M，其中前层的天线数为M1，同层相邻天线的水平间距为d，前层与后层之间的垂直距离为h，前、后层相邻天线的水平间距为d/2。现阶段中国移动关于紧凑型阵列天线项目中，M=7，M1=4。

　　　　　　　　　　  　  

　　　　　　　　　　　　　　    　  图1  双层排列的紧凑型阵列天线结构示意图

　 双层排列天线的相邻列隔离度变差，同频率各单元半功率波束宽度变化较大，赋形增益下降；而且由于单元波束差异较大，广播波束的权值设计与优化存在一定的难度；另外由于前层对后层的遮挡，隔离度变差，覆盖和赋形明显差于8天线，整体性能介于4~6天线之间。

3)　8通道双极化天线

该方案把正交双极化思想引入阵列设计中，技术上借鉴现有的阵列设计技术和极化设计技术，达到降低尺寸的效果。正交双极化天线一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式（如图2所示）。采用单层正交双极化排列如图3所示，天线分成2组，其中一组4天线极化方式为-45°；另外一组4天线极化方式为+45°，阵列满足 排列，2组之间采用分集接收和延迟发射方式。双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。

 

  这种方案可以将尺寸减小为常规８天线的50%，紧缩型双极化天线（间距65mm）只有270mm宽，和2G天线几乎等宽，如图4所示。8通道双极化天线大幅度降低了天线尺寸，更加便于施工，对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，不但节省基建投资，还使基站站址的选定更加容易、基站布局更加合理。

  在减小尺寸美化环境、降低网络建设成本的同时，8通道双极化天线还有力的保障了网络质量。仿真和测试都证明，8通道双极化天线在密集和一般城区等很多环境下，性能不差于传统8天线，可作为一种补充或替代产品，并且可以较好支持未来MIMO的平滑演进。

4）小型化天线方案小结：

目前各种小型化天线的尺寸对比如下表所示：

表 1  天线尺寸汇总表

 

 

  经过研究，对于3、4、7、8、9，都存在覆盖或容量问题（其中4主要是覆盖半径收缩问题）。1、2、4、5、6都应该没有容量问题，从覆盖半径看基本排序为：2>6>5>1>4。

从已经完成的小型化天线测试情况来看：

• 前4后3双层天线与常规8天线相差2dB左右赋形增益；
• 8通道双极化天线性能非常接近常规8天线，性能相对最佳；
• 紧缩8天线性能稍差于常规8天线，略优于常规6天线。

  综上，8通双极化天线性能最接近常规8天线，并且尺寸也大大减小（常规8通道双极化天线宽度为310mm、紧缩8通道双极化天线宽度为270mm，基本和2G天线等宽）。应用时不需对基站做硬件改动，还可较好的支持后续MIMO演进， 在几种小型化智能天线中优势突出。

  通过前面的分析，可以看出8通道双极化天线具备尺寸小、性能好等特点。在城区环境里8通道双极化天线可以取代常规8天线；在郊区和农村，仍可以优先考虑常规8天线，当风阻是主要矛盾时，可以考虑“常规镂空天线”、“紧缩8天线”、“8通道双极化天线”。

  智能天线是TD-SCDMA通信系统中重要的组成部分，目前小型化天线技术日趋成熟，而天面发射设备的小型化也是紧凑天面的重要方面，因此还需要配合8通道双极化天线推出8通道的紧凑型RRU。8通道双极化天线+紧凑型RRU的全新天面设备组合，将进一步降低TCO，成为建设可持续发展的3G精品网络的必然趋势。

  中兴通讯以“聚焦TCO、精耕细作，打造可持续运营的精品网络”为目标，结合自身多年无线产品的开发应用经验，把握行业发展趋势、关注技术细节的完善，在保证网络质量的同时，同中国移动一起对实现智能天线的小型化做了大量工作，持续推动小型化天线的稳步发展。