双极化波束赋形器为信息高质量传输保驾护航
2024.9.13
在往期文章中我们曾提到，波束赋形器可以通过控制电磁波的发射相位差，改变天线单元收发信号的相位幅度，产生具有指向性的波束，从而提高信号强度和传输范围。
要知道在通信链路中，它与天线更有着密不可分的关系，今天就为大家科普，为何大多数的波束形成器都支持双极化天线设计？双极化天线又为移动通信带来了哪些好处？
天线作为接收和发射电磁波的关键部件，在移动通信、航天和导航等领域都扮演着举足轻重的角色。随着移动通信技术的快速发展，数据吞吐量面临爆发式的需求增长，更大幅推动了移动通信基站的建设规模。
采用双极化天线技术不仅能提高通信数据速率，还能有效减少基站所需的天线数量与空间资源，节约建设成本。
什么是天线极化？
在电磁波的传播过程中，为了减少信号间的干扰，提供更好的方向性和覆盖范围，提高通信系统的稳定性、有效性，需要对天线进行极化处理。极化过程与光学偏振类似，即允许极化正确的电磁波通过。
天线在远场条件下辐射的都是横电磁波，电场矢量的方向和磁场垂直，且同时垂直于传播方向。于是，无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，即为无线电波的极化。
单极化天线的接收、发送是分开的两根天线，一根天线只包含一种极化方式，信号是水平发射水平接收或垂直发射垂直接收。
双极化天线则是接收、发送同是一根天线，这一根天线包含垂直/水平或正负45度两种极化方式。
单极化通常只处理单一极化状态的信号，虽设计简单，但效率也更低。适用于只需要处理一种极化方向信号的应用场景，如基础的无线通信系统和简单的传感器应用。
双极化则可以同时处理两种不同极化状态的信号，设计较为复杂，需要能够有效分离和处理两种极化的信号，且同时克服干扰、传输效率等问题。双极化技术在通信领域有显著的应用优势。在高数据速率通信、卫星通信和雷达探测中能有效提高系统的整体性能，使系统更具灵活性和可靠性。
在高频率和高数据速率的毫米波通信领域及雷达、卫星通信领域，双极化天线技术可以：
- 提高频谱利用率
双极化技术允许在同一频段内同时传输两路不同极化的信号，相当于在相同的频率资源下增加了一倍的传输通道，从而增加了频谱的效率和利用率，能够更有效地利用有限的频谱资源
- 增强抗干扰能力
通过极化分离，可以减少信号间的干扰，提高信号的清晰度和可靠性
- 优化空间利用
在毫米波频段，由于波长较短，空间复用变得更加重要。双极化芯片可以在有限的空间中有效支持多路信号传输，支持更复杂的信号处理技术，比如空间复用（spatial multiplexing）和极化复用（polarization multiplexing）
- 提升系统容量
双极化技术可以提供更高的数据传输速率，满足日益增长的数据需求。
双极化作为一种新型的天线技术，在无线通信中有着重要作用，因其增加信道容量和对抗多径衰落效应的潜力而被广泛应用于通信系统。由于双极化天线通过使用频率复用和极化复用技术，能大幅减小系统体积，提高系统容量，满足高速大容量的实际应用需求，因此在毫米波无线通信领域具有广阔的应用前景。波束形成器通过支持双极化天线设计，能够提升毫米波解决方案的可靠性，提高集成度，在未来的移动通信系统中继续为人们提供更加高效、可靠的通信服务。
