如何系统地实现LTE无线设备的高级天线架构

有源天线和射频解决方案：实现更好的灵活性、可靠性和性能

有源天线系统能够帮助OEM厂商和他们的射频供应商更有效地工作。相比于传统的无源天线，有源系统提供了在设计和性能上更高的灵活性。事实上，有源天 线是适应LTE的频段分离和MIMO需求的最简单的方式，它不仅能很好地满足运营商偏爱低频的需求，同时还能够帮助契合越来越薄的设备。

单独一根的有源天线能够覆盖两个或者两个以上的LTE频段，甚至那些相隔很远的频段也没有问题，比如频段17（704MHz到746MHz）和频段 41（2496MHz到2690MHz）。单馈有源天线（Single-feed antennas）已经发展为覆盖所有从698MHz到2700MHz范围内的LTE频段。这一灵活性使得更多的运营商能发展LTE的演进版本（LTE- Advanced），也就是能够载波聚合。当分离的频段变得更远的时候，LTE-Advanced就更有挑战性。系统设计者们越来越多地选择有源天线系统 来应对这一挑战。

有源天线系统给予了OEM厂商全新的选择，以实现终端用户所关注的诸如在语音、视频和数据传输，以及在3G 和4G等情况下的可靠性和性能。不同于无源天线，有源天线系统能够自动地重复调谐并且补偿由于用户头、手所产生的去谐效应（detuning effects）。这就意味着，智能手机和平板设备在采用有源天线时，能更好地提供快速的上行链路和下行链路的连通性，同时也出现较少的掉话现象。良好的 可靠性和性能令OEM厂商的品牌受益。在智能手机的案例中，运营商同样希望在品牌信誉和营业成本两者中都可以受益，这样它们的客服接到的投诉电话将会更少。

有源天线系统同时也能提升OEM厂商竞的争优势。例如，在新产品的设计阶段，包括主板布局改变，或者设备有特殊需求（如 外形和性能调整），有源天线系统都能够动态调整，以适应这些不断变化的环境条件。这将有效地减少新产品的成本，并将其交货周期提前。OEM厂商可以最少化 其产品型号，因为有源系统的灵活性意味着它能够适应每一个国家或用户的频带。

定义理想的有源解决方案

由于有源天线系统为LTE MIMO的应用提供了许多优势，因此那么多射频供应商正积极开发有源调试解决方案就显得并不令人吃惊。越来越多的选择也都有着其自身的挑战：首先将解决方案确定下来，这会比先确定其他的诸如性能、可靠性、灵活性和易于集成等更加有效。

成功实现的关键在于一个系统的方案。这个方案需要通过天线、有源器件和算法同步设计和优化作为完整的解决方案来实现最佳的性能。这个方法不只是提供给 设备供应商一个易于整合的解决方案，还能帮助其产品以最快的速度面市，以及获得最低的成本。其他的方案则需要多个步骤去实现。首先，设备供应商需要分别获 取天线和芯片，而这些部件不能最优化的一起工作。其次，设备供应商必须集成各种器件、优化软件，集成各项到设备中并希望它们都能够工作。这种方案将会是非 常耗时 和昂贵的，并且还会延长学习曲线。同时，对于那些缺乏天线专业知识的芯片供应商和大多数没有有源器件经验的天线公司来说，这种方案也可能难以获得支持。

理想的方案是一个有一体化的模块能够有效节省成本，并被快速地添加到智能手机、平板电脑和其他无线设备中，而不是花费数周或者数月的时间。这种即插即 用的设 计减少了OEM厂商的研发成本和产品上市时间，同时他们不必雇佣一个射频团队去处理那些相应的工作。后者的优势则特别适用于那些仅仅只是掌握有限的、甚至 毫无射频经验的M2M和IoT设备的工程师们。

一种解决方案是有源阻抗匹配。这一项技术能够在不影响性能的同时，将天线的物理尺寸减少50%。这个尺寸的显著减少是非常有意义的，尤其是在电池体积 在持续增长的同时，还有额外的天线需要集成到设备中的时候。另外，这一技术能够在 相同的天线体积的情况下用来覆盖更宽的频段。

理想的情况下，有源阻抗匹配应该完成在馈电点（feedpoint）而不是远离整个系统的地方，例如在收发芯片（transceiver chipset）中。在馈电点的设计将最大限度地提高性能，因为调试是要着眼于整个天线系统的。当调试放置在射频链路后端很远的地方，系统性能会对传输线 的电延时和损耗有不利的影响。

波段开关是另外一个重要的方式。也被称作有源孔径（activeaperture），这项技术能动态地改变天线振子的电长度从而改变其频率响应。一种替代的方法已经在前面的有源匹配中讨论过，也就是在馈电点的调试电路 上改变天线的阻抗。这两种方法的主要区别，有源孔径/波段开关是一个用来粗调天线振子同时自动匹配在馈电点提供更优化的频率响应。