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基站天线交叉极化比测量的不确定度评定.docx
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基站天线交叉极化比测量的不确定度评定.docx
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【摘 要】极化分集技术的应用对移动通信基站双极化天线提出了交叉极化比的要
求。首先简述了移动通信基站天线交叉极化比测量的原理和经典测量方法;然后
针对该测量方法、测试系统和测试环境的特点,系统地总结了基站天线交叉极化
比测量过程中存在的各种误差修正项和不确定度,同时给出了各项不确定度的评
定方法;最后分析计算得出了基站天线交叉极化比测量过程中存在的各项标准不
确定度、合成标准不确定度和扩展不确定度,并给出了工程测试实例,验证了该
天线交叉极化比测量不确定度评定的可行性和有效性。
【关键词】移动通信基站天线;交叉极化比测量;标准不确定度;合成不确定度;
扩展不确定度;不确定度评定
0 引言
随着无线通信的发展,通信系统的要求不断提升,通信资源愈发紧张,分集
技术被广泛应用。
移动通信发生在一个多径传输的环境中,目前经常采用分集接收对抗多径衰
落。分集技术包括极化分集、空间分集、频率分集、时间分集等,而对于基
站天线要求较高的主要是极化分集技术。
极化分集就是用两个正交的极化方式分别传递两种信号,这样可以节省频带
资源。±45°双线极化天线是近些年极化分集技术在移动通信领域的应用和
产物,它组合了+45°合和-45°合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°极
为正交极化,有效保证了分集接收的良好效果。
±45°极化两个紧挨天线之间的能量耦合或相关性将影响系统抗干扰和分集
增益的获得,为此,移动通信系统对±45°双极化天线提出了表征极化纯度
的交叉极化要求。
交叉极化比对于基站天线来说是一个相当重要的指标,通常用交叉极化比来
表示双极化天线的极化纯度。交叉极化比定义为主极化功率分量与交叉极化
功率分量之比,行业标准要求主轴的交叉极化比≥15 dB,±60°的交叉极
化比则要≥10 dB。
总之,双线极化天线交叉极化比越高,极化分集接收效果越好。由于交叉极
化比测量存在不确定度,则极化分集接收效果也存在不确定度。交叉极化比
越高且不确定度越小,基于极化分集技术的移动通信系统的抗干扰性能越
好,分集增益也越高。
在测试基站天线时,影响交叉极化比的因素有很多,因此,在评估天线的交
叉极化比时,有必要考虑交叉极化比测量的不确定度。
1 各种不确定度的术语和关系
1.1 不确定度
利用可获得的信息,表征赋予被测量值分散性的非负参数,反映了对被测量
的值缺乏精确的认识。
1.2 标准不确定度
以标准差表示的测量不确定度。
1.3 A 类标准不确定度
对在规定测量条件下测得的量值,用统计分析的方法进行的测量不确定度分
量的评定。它是由一组观测得到的频率分布导出的概率密度函数得到。
1.4 B 类标准不确定度
用不同于 A 类标准不确定度评定的方法对测量不确定度分量进行的评定。它
是由一个假定的概率密度函数得到,此函数基于对一个事件发生的信任程
度。
1.5 合成标准不确定度
由在一个测量模型中各输入量的标准测量不确定度获得的输出量的标准测量
不确定度。它是测量结果的标准差的估计值,并等于由所有方差和协方差分
量求得的合成方差的正平方根。
1.6 扩展不确定度
合成标准测量不确定度与包含因子(其取决于测量模型中输出量的概率分布
类型及所选取的包含概率)的乘积,其目的是提供测量结果的一个区间,可
期望被测量值分布的大部分包含在该区间内。包含因子的选取要根据区间所
需的包含概率或置信水平而定,一般在 2~3 内。
2 测量原理
交叉极化比测量原理框图如图 1 所示:
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