1、 引 21.规模阵列架构与技术演进 41.1.数模正交架构与实现 41.2.阵列分组复 51.3.电磁超材料技术应 62.绿效天线技术 72.1.设计中的绿效技术 72.2.产中的绿环保技术 92.3.绿效天线指标评价体系 103.多元化深度覆盖天线案 133.1.城区室内场景 143.2.农村低容量场景 203.3.交通场景 213.4.海域场景 253.5.空天地体化场景 273.6.透镜天线应 293.7.智能化调控应 304.前沿技术展望 324.1.介质天线 324.2.液晶相控阵天线 324.3.液态属天线 334.4.稀疏阵技术 344.5.轨道动量天线 344.6.信息超材料

2、35结语 35参考献 36录 引 进5G时代以后，融合了射频和天线功能的规模阵列产品（Massive MIMO）成为基站线设备的主流形态，产品形态的变化对基站天线技术和产业的发展都产了深远的影响。在技术，通信制式的发展促使对基站天线的需求向五个向转变：从宽波束向窄波束转变，从单波束向多波束转变，从阵列向阵列转变，从单频段向多频段转变，从静态覆盖向动态扫描转变。在产业，天线形态和需求的转变也促使传统天线产业新产技术，研发新材料和新艺，推出塑料体化振、天线滤波器体化等创新案，同时也更加注重产品的集成化、型化和轻量化，以适应新技术新形态新需求。5G NR将播信道定义为多个可动态扫描的SSB，使播波束

3、也可以像业务波束样成为窄波束，利窄波束提天线波束的增益，增强基站的覆盖能；随着频率的不断升，传播和穿透的损耗显著增加，与提升射频发射功率等其他法相，提升天线增益仍是同时改善上下能中最具性价的法，同时也是降低基站设备功耗，实现绿5G双碳标的重要途径。因此可以预，天线阵列的规模还会越来越，波束也会越来越窄。另，窄波束的组式也促进了络的精细化设计，针对体覆盖的差异化需求，天线波束的数量、层数、宽度及分布等都可以进针对性的设计，以增强基站的覆盖质量；与之对应地，波束的灵活性和多样化给络的运维优化提出了巨挑战，需要基站天线的调整能够更加智能、更加效。这将使得基站系统与天线间的耦合越来越紧密，天线的设计需

4、要与系统协同进。为了增强天线的实时调控能，天线也在阵列中引越来越多的数字器件，形成如数模正交新架构，和基带数字通道起塑造天线的波束赋形能。可以说，波束更窄、增益（效率）更、覆盖更准、赋形更智，是络演进对天线技术提出的期需求。从应的度来看，5G将移动通信的络覆盖延伸到了前所未有的范围，上航线，下矿井，远深海，天线的场景化应需求也越来越丰富，基站天线切实发挥了5G触的作。根据不同场景的环境特征与覆盖需求，设计针对性的天线案，并与5G NR特性相结合，场景化的天线设计可以4G时代的特型天线更进步，成为5G精准覆盖的性价案。在这些多元化的解决案中，些采了新材料、新技术、新形态的天线案也受到越来越多的关

5、注。如采了可控介电常数材料的透镜天线，发挥了介质损耗低、聚焦能强等特，在络中逐步获得了应。再如透明材料天线，通过新型透导电材料的应，不仅提了天线部署的环境适应性，还使得天线在玻璃、窗等特殊载体上应成为可能，并拓展出了频率选择表、波束增透等新应向。这些新材料、新技术、新形态的出现，拓展了5G络的覆盖度，也为天线产业的发展打开了新的窗。随着双碳战略的发布和实施，绿低碳也将成为天线技术和产业发展的重要驱动。5G基站的能耗问题在建设初期引起了各的关注，运营商和产业也在不断提出新的技术案，持续推动基站设备的节能降耗。基站天线作为线能量转换的媒介，也越来越需要考虑产和应中的碳排放和能量损耗，需要从设计、产

6、和2应等各个环节开展研究和技术新，以适应绿低碳的时代要求，保持和提天线业的全球期竞争。本书将着眼于上述演进需求和新技术向，对后5G时代基站天线的能要求、关键技术和推进向进初步阐述，希望能够为产业在规划设计产品和解决案时提供参考。第章阐述规模阵列天线的架构和技术演进；第章从绿低碳的需求视描述天线的设计、产和指标评价体系；第三章探讨场景化应对天线的需求和创新向；第四章对天线的前沿技术进展望。31.规模阵列架构与技术演进 1.1.数模正交架构与实现 规模阵列是进5G以后基站天线的主流演进向。规模阵列是天线覆盖能提升的主要式，其对天线波束的精准调控能也是络精细优化的基础。扩阵列规模虽然是实现天线增益提

7、升的直接段，但受限于成本、系统复杂度等，基带的数字通道数却难以随着模拟域的振数量线性增加；单个数字通道对应越来越多权值固定的振，将导致波束的调整能下降。为了解决这盾，就需要在阵列架构上做出改变。对此，中国移动提出了数模正交架构的新概念，通过在模拟域的移相器中引数字化器件和技术，使单个数字通道内的各个振也可以实现快速、效地调控，增强模拟域的波束调整能，和已有的数字通道共同形成天线阵列的波束调控案。这架构改变了波束调控只在基带数字域进的传统式，在扩阵列规模的同时，不增加数字通道数量，尽可能保持波束的调整能，与纯数字式相牺牲了部分灵活性，却换取了系统复杂度和成本的降低，是规模阵列演进的经济、可案。毫

8、波基站正是这样种架构，少量的数字通道对应若干天线阵，其数字通道后的移相器、PA等已集成芯化，振也可以采AIP等封装案。对于中频段，数模正交架构也是向更规模阵列扩展的可案，值得产业界和运营商关注。数模正交架构的其中种实现式，是在数字通道后的单元阵列中引数字调控器件（前主要是移相器），通过叠加数字移相能，实现波束的动态扫描。这其中的关键技术与需求体现在以下个：4图1.1 两种数模正交架构是阵列设计。阵列设计先需要考虑数字通道的数量选择以及在平/垂直维的分布。由于数字移相的引，这问题有了更为灵活的空间，可以综合能需求、户分布和覆盖成本考虑。般会在平维布置更多数字通道，在垂直维采数字移相；另外每个数字

9、通道中对振如何分组，使多少个数字移相器，移相器的位数和步进等也需要精设计。是器件选型。数字移相器是数模正交架构的核部件，其性能直接影响到系统最终的实现能。规模阵列有源天线，对数字移相器的基本要求是低插损（如于0.5dB）、功率（如功率容量达到10W级）、快响应（如切换速度于1s），三者缺不可。对于FDD系统，还需要考虑三阶互调干扰等问题。三是波束管理。数模正交架构增加的是模拟域的调控能，法像数字通道那样为不同位置上的户同时提供最优的波束。因此，设计效的波束赋形和切换策略，最程度满不同位置户的业务需求，也是影响数模正交架构最终性能的关键。上述关键技术中，器件技术是最为基础和核的，也是当前产业的薄

10、弱环节，需要各共同努，积极加在数字移相器技术上的投，尽快推动产业成熟。前主设备家已逐步在规模阵列产品中引数模正交架构，以进步提升产品的覆盖能。此外，还可以在低通道数基站天线和微功率基站上引数模正交架构，以相于增加数字通道成本更低的式赋能天线波束，增强覆盖能。1.2.阵列分组复 在阵列规模较的情况下，天线的波束设计可以提供更多的由度，可以通过对阵列的分组设计实现不同的波束形态组合，从为覆盖策略提供更多的灵活性。较典型的个应向是节能案中的通道关断技术。在低业务量时段，通过关断规模阵列设备的部分通道，可以显著降低设备功耗，实现节电。为了在通道关断的情况下覆盖不受影响，可以在平向上关闭半的通道，此时仅

11、通过半的阵列发送播波束，单个SSB的平波宽会展宽；但基于NR波束的扫描特性，60范围内的播波束包络变化并不，再通过功率增强技术补偿因通道减少造成的输功率损失，就可以实现同全阵列作时相同的覆盖范围。另个应场景是对空覆盖。如在低空的机通信场景下，规模阵列设备通过设计向上的SSB波束，于机的通信，其余波束仍服务地户。此外，还可以对规模阵列的部分阵进针对性优化，以满对个别指标的特殊需求，如上旁瓣抑制等。以6GHz频段为例，WRC-23 已标识6425-7025 MHz 为IMT频段，作为中频频谱，6GHz频段可以兼顾低频的覆盖优势和频的容量优势，能以较低的每bit成本普及5G带宽服务，未来可以发挥重要

12、作。但是这频段与C波段卫星的上频段存在重叠，需要开展上副瓣抑制技术的研究，实现与卫星频段的共存。在这问题上，对阵列的分组设计也是潜在的解决案之。在满迎积的要求下，6GHz频段的阵列规模可以进步增。此时，部分阵5可以通过设计于抑制波束的上旁瓣，在不恶化整体性能的前提下实现较低的上副瓣平。1.3.电磁超材料技术应 随着频段的不断叠加，基站的天空间已经常紧张，每年的铁塔租赁费也构成了运营商巨的运营成本之。因此，天的建设原则上是增频段不增天，新天线以合并替换为主，这就对天线的集成度和尺、重量等都提出了较的要求。对于有源天线需要和源天线进步整合（即A+P）的场景，频规模阵列的密集排布和低频源天线的径需求

13、构成了对盾，常规的技术段往往难以兼顾增益和尺的需求，电磁超材料成为应对这挑战的关键技术之。电磁超材料（简称超材料）指的是些具有天然材料所不具备的超常物理性质的复合结构或复合材料。从本质上讲，超材料更是种新颖的结构设计思想，这思想是通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计来突破某些表现然规律的限制，从获得超常的等效材料功能。迄今发展出来的超材料包括“光晶体（PBG、EBG）”，“磁导体（AMC）”，“零折射率材料（ZIM）”，“左媒质（LHM）”，“超磁性材料”等，其概念已扩展包含频率选择表（FSS）、空间选择表（SSS）以及极化选择表（PSS）等超构表。超材料以其独特的电磁性能、电磁调控由度以

14、及与可调器件的集成能，使其在向5G新型天线研究有着较好的应潜能。例如对于A+P的产品设计，产业就提出了基于超材料技术的“电磁透明”案，将融合了超材料设计的低频振直接部署在规模阵列上，超材料的结构可以降低低频振对频阵列的影响，使得位于下的规模阵列，信号可以乎损耗地穿透低频阵列，在电磁域上如同透明。除了超材料辐射振，超材料加载也是应泛的超材料技术。通过将超材料设计加载于传统辐射单元附近，如振的上、反射（天线的后瓣）向、四周、阵列间、阵侧边等位置，通过调控天线辐射的电磁场分布，使天线具有更好的隔离度特性、增益/波宽/前后/多波束等辐射特性。例如，在规模阵列上设计多层超材料盖板，反射的电磁波与空间耦合

15、的电磁波发抵消，从起到降低阵列间耦合，提升隔离度的效果。在通感体应中，需要规模阵列的发射单元和接收单元之间具有超的隔离度指标，由于设备尺有限，常规设计法提供够的空间隔离，此时也可以通过在发射和接收单元之间设计电磁超材料，降低发射和接收单元的空间耦合。62.绿效天线技术 在“双碳”战略的背景下，基站天线在设计时也越来越需要考虑产和应中的碳排放和能量损耗。绿低碳已成为基站天线技术发展的着眼点之，是制造企业和运营商都在关注的重要课题。围绕这主题，需要在天线的设计、产和应评价等多个开展研究，以引导绿技术创新，加快基站天线业降低碳排放的步伐，保持我国基站天线产品在全球的市场竞争。2.1.设计中的绿效技术

16、 2.1.1.少电缆技术 馈电络是天线核部件，前的基站天线绝部分都已是电调天线，电调移相络和功分馈电络共同构成了天线内部损耗的主要来源，移相和馈电络的损耗直接影响天线的辐射效率。为了减馈电络的损耗，可以从影响损耗的个因素出发，提出对应的解决思路：1）去除或减少移相器与辐射单元之间的同轴电缆连接，即少电缆技术。2）尽量减少馈电络的互联节点，将移相器、功分器、滤波器等部件度集成，将传统的移相馈电络架构简化为2级架构，减少传输的物理路径，降低因信号反射带来的损耗。3）采空带状线等低介质损耗的传输线代替PCB微带线。这其中，少电缆技术是减少移相馈电络物理路径、降低插损的重要式，产业界在此向上做了很多有

17、益的探索，包括电缆案和短电缆案。电缆案少有两种实现思路。种是反射板和移相器体化，即移相器腔体的部分与反射板共，振与移相器通过转接连接或直接连接；另种是体化的移相馈电络和辐射单元组件耦合馈电。短电缆案则在移相器输出和振部件的连接中保留了部分电缆。2.1.2.新外罩材料 外罩作为基站天线的重要边界条件，其介电参数对向图指标有直接影响。前天线外罩的材料主要为玻璃钢（FRP）和硬质聚氯烯（UPVC）两类。FRP外罩为热固性塑料，产原料主要是玻璃纤维、不饱和树脂和催化剂等，采温拉挤冷却成型艺产。在固化反应时有苯烯有毒体产，切割和打磨会产量粉尘，冲洗产量废，命末期难以回收和再利，且不可降解，会对作业肺部造

18、成永久伤害和引发多种肤过敏等伤害，并对、体、壤造成污染。UPVC外罩是由聚氯烯树脂和多种引发剂混合后，温挤出冷却成型的热塑7图2.1 低损耗短电缆移相馈电络架构（以10单元阵列为例）性树脂管材。在加成型过程中会释放有毒体氯化氢，会对体造成伤害，并产环境污染。FRP和UPVC外罩的产过程均不环保。尤其是FRP材料，不可降解回收，对环境造成次污染，需要专业机构处理，不符合绿低碳的发展向。因此，需要积极开发新型环保外罩。新外罩材料需满强度和可靠性要求，且具备介电常数低、损耗低、透波性好的特性，同时原材料可获得性好，产成品率，满全命周期环保、污染。以此为标，天线产业已在积极探索新型复合材料。如通过对热

19、塑性材料改性，获得低介电常数和低密度的增强塑料材料；或以树脂材料为基础，通过玻纤掺杂形成塑胶合，等等。这些新材料的产过程更加环保，材料也做到了可回收，并在保持够强度的前提下获得更低的损耗特性，也有效降低了天线的设计难度。2.1.3.性能辐射单元及阵列 振是天线的核部件，振及阵列辐射效率的低决定了天线辐射效率的上限；选择效率径、超宽带阻抗匹配和极化隔离度的辐射单元及边界条件，是提升天线辐射效率的基础。另，向图的指标要求影响了振形式（辐射原理和馈电形式）、材料选型、加艺及阵列间距和边界的设计，因此辐射效率振及阵列的技术是个综合优化的过程。除了振单元，阵列的设计对于天线的辐射效率也有着重要影响。对于

20、多频段多端规模阵列，阵列组阵形式和列间距已经确定的情况下，去耦合是实现辐射单元效率主要段。对于多频段多端规模阵列，其组阵形式基本可分为嵌套组阵和肩并肩组阵两类，其去耦合式也有所不同。对于嵌套组阵，可以通过超宽带馈电匹配，简化低频辐射单元结构，并降低欧姆损耗。法主要包括：1）采半波馈电组件代替传统整波馈电组件，将元阵并馈合路端设置于低频底座体成型，解决超宽频辐射单元由于边频相位偏差导致阻抗匹配难的问题；2）通过拓宽巴伦平衡带宽，改善超宽频辐射单元的边频失配问题，减少能量损耗。对于肩并肩组阵，为了提频辐射单元效率，最有效的法是在低频辐射臂上去频耦合。频对低频耦合的影响，主要是低频信号通过反射板直接

21、耦合到频辐射单元，频辐射单元的巴伦和辐射臂形成了低频单极天线从产了次辐射，因此为了提低频单元辐射效率，可以在频巴伦上增加去低频耦合结构。加艺，前主流的种案有铝合压铸后电镀、塑料电镀、PCB蚀刻、钣冲压等。铝合压铸后电镀，加精度不，电镀过程有废、废等排放，从绿环保发展度说已经落后；塑料电镀艺，可以实现复杂结构和图形，并可实现部件体化成型，具有精度、集成度和致性的优点；但塑料电镀对动化的要求较，需要配套的全检测设备。PCB蚀刻艺，是在PCB制板和蚀刻环节存在废、废等排放，是法实现性能指标优越的三维异形结构，天线整体的性能指标和辐射效率受到定限制；钣冲压形式是较优的案。钣艺可以实现免电镀，产过程中废

22、和废渣，废料也可回收利；其局限在于法实现复杂形状，能实现的最窄线宽也有限制。82.1.4.RCU及传动 RCU及传动部分，前以硬连接案为主，电机和拉杆部分需要占据不少的空间。通过研究柔性连接系统，可以优化传统系统的布局，为电设计节省出更多的空间，有利于电性能的优化。对于参感知模块等传感器系统，也可以通过优化设计，降低对天线辐射性能的影响。2.1.5.反射板 前，天线的反射板材料主要为2.5mm厚的3系或5系的铝合板，通过数控冲压、折弯、去刺、压铆等加式实现。反射板选型的绿化，可以通过结构上的创新设计，提同等厚度下的强度和可靠性；另个向是采替代案，如塑胶基板加属薄膜的形式，减少铝材的量 2.1.

23、6.连接器 射频连接器提供了与外部RRU等设备的连接接。对于连接器的绿低碳化，要考虑连接器的产过程，采更加绿环保的艺；另，通过接形式和连接案的优化改进，降低射频跳线的度，可以降低连接损耗，间接实现基站能耗的降低。如快插型连接器，可以实现接间的电缆或短跳线的连接；板间盲插型连接器，可以实现RRU和天线的体化直连，避免跳线损耗。由于接的优化改进同时涉及到天线和射频单元，需要产业界加强协同，共同推进。2.1.7.安装架 天线的架和调节臂等安装组件必须保证强度以及优良的防锈、防腐蚀性能。当前的安装架多采热浸锌艺处理以防架锈，但热浸锌艺过程并不环保，可以通过探索新型防腐艺替代传统式。2.1.8.包材 前

24、基站天线的包装主要采集合包装与独包装两种式，其中以集合包装为主。对于天线的包材，在满包装功能要求的前提下，应采对体健康和态环境危害、资源能源消耗少的包装，优先选毒、害、环保型和单材质的包装材料，复合包装材料产宜采易于拆解或分离的加技术。前天线的包装材料包括楞纸箱、缓冲材料、托盘及盖板等；缓冲材料包括楞纸板、蜂窝纸板、珍珠棉（EPE）、泡沫（EPS）等。其中EPE虽然也具备可回收性，但回收难度、回收产业链不完善、回收价值低；EPS难以回收、不具备回收价值，成为垃圾。因此，绿天线的包装材料中需减少EPS、EPE等材料的使，采更加环保的缓冲材料，如楞纸板、蜂窝纸板、淀粉发泡材料等；同时通过优化设计，

25、提升材料的利率，减少材料的量。如探索可循环再利的包装案，变单次包装为多次利等。2.2.产中的绿环保技术 92.2.1.免电镀焊接艺 在天线产品零件中有许多馈电结构需要采锡钎焊连接馈电，现有焊接艺中通常采零件电镀或化学镀可锡焊属层（如电镀铜、电镀锡、电镀银、化学镀镍等）后进锡焊。然，电镀或化学镀都会产量废，且电镀能耗相当，产过程不绿环保。在馈电案中实现免电镀，有以下向：1）采耦合馈电，避免馈电点进焊接；其局限性是不能解决所有馈电结构问题。2）激光熔焊艺：采激光将馈电点属直接熔融焊接连接，馈电点需电镀和锡钎焊。3）物理镀膜艺：采物理法在馈电点镀层可锡焊的属膜层，可解决馈电点锡焊问题。如真空离镀膜艺

26、，产过程不产三废，绿环保。2.2.2.免清洗艺 采钣覆膜替代裸板直接加，避免产过程中的油污沾染零件表。反射板等钣零件加后免清洗，可避免化学清洗药剂的使，降低产中的废及碳排放。2.2.3.免涂胶封装艺 传统的天线封装艺采硅酮胶封装，封装后需要清理天线表的硅酮胶残渣，这种胶含有甲醇等影响健康的化学物质，使后的空瓶为固体废弃物，需要专业回收处理，产过程不够绿环保，且在维修拆装时容易破坏天线罩体造成物料损耗。免涂胶封装艺采模具成型的橡胶条和橡胶垫进封装，并采防螺钉固定，封装过程中不产有害化学物质，也不产废渣和固体废弃物；拆装便，维修时不会破坏天线罩体造成物料损耗，可以实现绿环保封装。2.2.4.铅焊艺

27、 铅（Pb）是种有毒有害物质，RoHS指令对产品中的铅含量有严格限定。常的含铅锡焊料（焊锡丝、焊锡膏）中的铅含量已超出RoHS指令和国标GB/T26572-2011电电产品限物质的限量要求规定，天线产品中采铅焊接艺是绿环保的必然要求。2.2.5.产管理 在产过程中，通过合理化的管理式也能起到降低能耗和碳排放的效果。如通过优化产艺、装夹具、线体等，提升单班产出；通过有效的过程质量监控，提升产品次合格率、降低返修率等，实现产提效；通过错峰电、待机管理、更换节能设备、节能照明等减少设备能耗，提升能源利率等等。2.3.绿效天线指标评价体系 2.3.1.天线能效评价 对于天线在绿低碳上的评价，能效疑是最

28、受关注的。传统的源基站天线基本上不包含有源部件，作为射频能量的转换装置，其对能量的利能先10要看的就是这转换的效率，即辐射效率。辐射效率是天线理论中的常指标，其经典定义是辐射到空间的功率与馈到天线端的输功率之。对于基站天线，们已有普遍共识，即单独的辐射效率指标不以客观全评价天线的节能降耗能。因为在蜂窝络中的基站天线基本上都是定向天线，有特定的标覆盖范围，超过此范围的辐射能量，不但不能带来络性能的收益，还可能会造成邻区之间的干扰，恶化络质量，因此，对基站天线，辐射到空间中的能量并不都是有的，在评价天线的能效时，应该考察其有辐射域范围内的能量。为此，业界提出了波束效率的概念，波束效率可定义为有辐射

29、域范围与总波束范围的功率之。公式如下：式中，分为天线在有辐射域内主极化的辐射功率，分为天线全空域主极化的辐射功率。对于有辐射域，可以有不同的定义式，其中种式是天线波束的主瓣范围，即位和俯仰向各3dB度范围内；还有种定义思路是从基站区的有效覆盖范围出发，如对于常规的三扇区组形式，有辐射域定义为平60以内，垂直在主波束上3dB下倾75以内。对于其他组式，可以根据有效覆盖范围进调整。应该看到，波束效率是从向图的度来考察天线对辐射到空间的能量的有效利能，但没有和传统的辐射效率关联，没有考虑到天线内部损耗和阻抗失配引起的功率损失，因此，在评价天线的能效上也是有缺失的。为此，提出将辐射效率和波束效率两个指

30、标相乘，得到个新的能效指标，可以称之为天线能效，其物理意义即天线有辐射域范围内的功率与输到天线端的功率之。通过定义这样个指标，即能考察到和天线内部损耗、阻抗匹配相关的辐射效率，能考虑到波束的有效范围，从节能降耗的度来说更为全和准确。在定义天线能效指标的基础上，还需要考虑指标的可测性。在采远场暗室测量天线辐射性能的时期，对于辐射效率的测量是很困难的事情，因为辐射效率的测be=APtd 4Ptd11图!#有辐射域的种定义量需要获得辐射到空间的总能量，也就是需要在三维空间测量，对于单探头（天线）接收的维测试系统来说，作量巨不切实际。在引了多探头球近场测试系统之后，这问题得到了很好的解决。通过部署在圆

31、环上多个探头的电扫切换，天线只需要旋转半周（180度）即可获得3D的向图数据，在测量天线向图的同时，即可完成对总辐射功率的计算，使得能效指标的计算变得简单可。2.3.2.碳迹及低碳设计 基站天线作为产品，其碳迹体现了在原料、制造、运输、销售、使、废弃和回收等全命周期中所产的碳排放。碳迹反映了产品的环境友好程度，是产品低碳属性的通评价法，对于天线也不例外。国际上涉及产品碳迹核算的标准主要有PAS 2050:2011、GHG protocol(2011)、ISO 14067:2018等，其中14067:2018由国际标准化组织发布，是项国际公认的于量化产品碳迹的ISO标准，为评估产品碳排放提供了统

32、的规范。基于ISO 14067:2018，天线产品碳迹采命周期评价法评估（LCA），可以将天线的全命周期致分为原材料提取、产制造、周转运输、在使、命周期末端等五个阶段，据此对天线产品进系统评估，计算各个阶段的碳迹占。碳迹的评估需要遵循统的碳迹评估法，包含初级数据和次级数据库选取，采相同的评估法便于统的量化数据判断是否是绿天线。评估时可采中国“中国命周期基础数据库”+初级数据进评估；或者Ecoivent（最全）+初级数据进评估。对于基站天线的低碳设计，也可以从上述五个阶段分别考虑。如在原材料提取阶段，尽量选择碳排放因低的材料，为此推动结构件供应商优化制造艺，降低12图!$#中国移动的多探头球近场

33、测试系统资源和能源的消耗、使绿电、选择碳排放因低的原材料供应商等等；在产制造阶段，提产效率，降低单位产品的产线耗电；在周转运输阶段，优化原材料、产品的仓储和运输；在使阶段，通过提升天线的效率，促进基站的能耗降低；在末端回收阶段，通过回收式的改进，体现回收收益等。可以看出，降低天线的碳迹，需要产业上下游伙伴共同努，积极开展绿低碳的探索与尝试，从管理和技术等层，不断推进节能减排的创新与实践。3.多元化深度覆盖天线案 随着5G络建设向深，临的场景越来越细化和丰富，差异化的覆盖需求愈加突出，单种类的天线往往难以匹配不同场景的特点，因此有必要从空间维度上对各种特殊场景进归类梳理，提取特定场景的需求特征，

34、在此基础上规划天线的品类需求，才能更好地匹配场景的要求，在有效提升络覆盖的同时降低建设投资。从4G时代起，中国移动从线需求出发，梳理了部分典型特殊场景的特点并提出了多种特型天线解决案，取得了切实可的效果。向5G更为丰富和深的覆盖需求，根据地貌环境和户分布特点，可以初步将覆盖场景作如下分类。表 3.1 覆盖场景分类场景类场景类天线案场景类场景类天线案城区-室内层商办交通-铁候厅型商超站站台型场馆平直线路居区铁路桥城中村铁隧道楼宇电梯交通-地铁地铁站厅地下库地铁隧道城区-室外商业街区交通-公路速公路公园景区公路隧道弄堂胡同河海路桥农村乡镇村落交通-空域低空物流林草地空运航线区沙漠壁交通-域跨海航线

35、海域沙滩滩涂河道航线智慧渔排业矿巷道海岛旅业房13上述分类中，从天线需求的度来说，标记为已有成熟案，为尚成熟案需要研究，为有案可但还有优化的需求。从上表可以看到，部分场景还有研究或优化的需求，在深分析场景特征、个性化需求、部署条件和关键参数的基础上，通过研究创新提出适配的天线案，在解决覆盖问题时就可以获得事半功倍的效果，并带来显著的经济和社会效益。下将以其中部分场景的需求和创新向为例进探讨。3.1.城区室内场景 3.1.1.室内分布场景 1）场景需求 根据5G业分析数据，70%的新业务将会发在室内，价值客户80的作时间都位于室内环境，因此室内覆盖是运营商的重点所在。典型的室分场景包括办公写字楼

36、、商场、酒店、医院等。般建筑物内部隔断较多时，深度覆盖需求主要靠天线分布系统解决，建设案包括2/4通道分布式站、有源室分外拉天线、源室分等，可以根据建筑特点和不同的容量需求选择适合的建设案。2）临挑战 当前，5G室分覆盖仍临诸多挑战：是部署频段更。以中国移动为例，前在室内主要部署的5G频段是2.6GHz和4.9GHz，相于4G的2.3GHz 频段频率更，损耗更，需要引些覆盖增强技术。是建设成本。对于源室分，虽然原4G室分系统可平滑持2.6GHz频段，但存量室分以单路为主，若要实现5G双流，增加路室分的成本和改造难度都不低。5G有源室分设备在载波带宽、通道数量和发射功率均有幅提升，导致设备成本也

37、幅增加。三是产业成熟度有待提升。5G源室分系统需要功率两通道RRU设备，前单通道160W功率放器和收发开关器件产业尚不成熟；有源站的基带案在容量、功耗、成本等都有待进步优化。3）关键技术 针对上述问题和挑战，中国移动联合产业积极创新，从络实际出发提出了系列覆盖增强新技术和利旧降成本案。在源室分，向中低容量场景单路DAS向双路升级的需求，提出了低成本易施的双路改造案，通过增加耦合器实现不同通道信号的交叉引出，结合流量需求规划天线位置，利板状天线与原有路实现精准双流覆盖；此外，还有错层MIMO、源移频等式。在有源室分，基于站的可调控特性和空间尺，也提出了些天线增强技术。客货舰船港码头边境线通商关医

38、校展馆边界天地体地直连场景类场景类天线案场景类场景类天线案14 波束可调技术 区分裂是提站整体容量的种重要段。由于站部署间距较近，区分裂造成区间存在交叠区域，同频干扰影响较，不利于容量提升。前针对交叠区域的同频干扰问题，主要通过pRRU更换外置赋形天线解决，但同时也会带来和设备成本增加的问题。对此中国移动提出了站直插天线阵案，通过振开关设计实现天线波束可配可调，可精细化降低区交叠边缘区域，控制重叠区域的干扰，同时免去施改造成本。此外，业界还提出了种增益多波束天线案，通过幅提天线单元波束增益，解决频率升带来的链路损耗增加问题，可以显著提升覆盖距离。同时，多个波束间还可通过波束合成实现波束宽度动态

39、可调，达到抑制区干扰和实现精准覆盖的效果。“彩椒天线”覆盖增强案 传统站的内置天线般采PIFA案，增益仅2dBi左右。为了增强覆盖，降低中低容量场景的部署成本，中国移动提出了款“彩椒”波束形态的增益体化站天线案。通过“彩椒”波束的设计，形成近点增益低、远点增益的特殊波束形态，相于传统案增益提升3dB且波束指向增加，可以有效增强站的覆盖能，幅降低建成本。4）产业推动建议 15图3.1 站直插天线阵案(a)内置增益天线实物(b)天线3D向图图3.2 增益体化站天线前，5G室分系统的技术案还需要朝着低成本、易部署的向继续努。对于有源室分，需要推动对波束可调天线的研究，控制重叠区域的干扰，发挥有源室分

40、的容量优势；对于源室分，需要继续研究低成本的双流改造案，在不显著增加施成本的情况下实现更强的双流能。3.1.2.居区场景 1）场景需求 据统计居民区业务量占全部室内覆盖场景的25%以上，是运营商重点部署场景之，同时也是络投诉较为严重的区域。由于居民区的环境千差万别，楼群分布、楼型、层等都会影响覆盖案的设计，使得居民区的覆盖案更为复杂。从4G时代起，向居民区的覆盖，中国移动就提出了系列化的特型天线案，包括于楼间对打的张天线案，和于电梯覆盖的增益阵天线案。张天线较宽的垂直波束可以在垂直维度上兼顾中低不同的楼层；较窄的平波束保持了天线较的增益以满覆盖12个楼宇单元。电梯天线则在平和垂直维度上都保持了

41、较窄的波束宽度，可以显著提升天线的增益。上述天线在现中取得了良好的覆盖效果，也迅速获得了产业持，在5G络建设中也获得了规模的应。2）临挑战 向5G的居民区深度覆盖，特型天线也有些值得优化和提升的向。在性能提升上，先，需要通过增加天线的通道数进步增强MIMO性能，提升户体验；其次，些地市公司提出2.6GHz频段深度覆盖能不，希望能进步提升垂直张天线的增益。在产品形态上居民区天线也可以进步优化。射灯天线般部署在层楼顶的墙上，对U型安装底座的要求较，部分情况下存在被强或为破坏导致姿态更改的险；射灯天线的指向发改变后会导致覆盖范围产巨变化，如果不能及时发现就会造成络性能损失甚投诉。此外，随着射灯形态天

42、线的期应，其美化效果已打折扣，越来越多地遇到进场难、部署难的问题，也需要产业从美化形态上创新，推出环境融合度更好的新形态。3）关键技术 传统张天线可以持双流，通过将通道数加倍，持2.6GHz频段4T4R，可以进步发挥5G的多流性能；在信源上，8通道的RRU设备可以同时连接两副4通道天线。前此类天线已经规模采购。对于增益提升的需求，可以通过增加平组阵的阵数，如从3个增加到5个，进步压缩平的波束宽度来实现。但压缩张天线的平的波束宽度也会带来平向覆盖不的问题，在楼间距较或楼较宽时边缘的覆盖就会削弱。因此，可以通过设计波束宽度可调的案，来适配不同的覆盖宽度需求。波束可调技术 16为了应对不同的需求，张

43、天线可以设计成波束宽度灵活可调的式，根据平波宽的需求，在部署天线时进调节，在波宽够的情况下尽可能压缩波束保持增益，反之则牺牲部分增益来保持较宽的平覆盖范围，实现增益和波束宽度的平衡。通过波束宽度可调技术，可以使波束参数与楼宇参数更好地适配，实现络的精准覆盖。在技术实现上，还需要考虑现场调整的便捷性，以及产品成本增加的幅度。姿态监控技术 针对射灯天线安装架姿态易发改变的问题，种解决案是替换成智慧型射灯天线。智慧型射灯天线内置了姿态传感器和蓝模组，姿态传感器可以实时感知射灯天线的倾姿态，并通过蓝模组发送给后端的读卡器，由读卡器传送管理平台，这样通过监控天线的倾姿态，就能够及时发现天线姿态的变化。4

44、）产业推动建议 居民区天线属于量巨、成本相对敏感的天线类别。通过波宽可调案可以减少天线类型，适应复杂多变的部署环境，但可调案的设计需要重点考虑易实现、低成本。对于天线形态的创新，可以积极关注些新材料技术的引，如透明天线等。3.1.3.透明天线 17图3.3 不同楼型对波束宽度的需求图3.4 智慧型射灯天线1）场景需求 论是室分场景还是居民区场景，们离天线的距离均较近，对天线的部署更为敏感，也对天线部署的环境融合性提出了更要求。透明天线作为种新型美化天线，为天线部署提供了种新的思路。透明天线是指具有光学透明特点的天线，由特殊设计加的透明导电薄膜和透明介质基体构成。因其光学透明的特点，使天线部署更

45、加灵活，选址更加多样，且因其与环境度融合，可做到感知安装1-3。2）临挑战 前，透明天线的产业化主要困难有两：是技术难点。透明天线的带宽不上传统的属振天线，多频共难度。透明天线为了保障其良好的透光性，需要设计成贴的形式，贴天线的特性导致其难以实现超宽带性能。此外，透明导电材料在功率容限、焊接等与传统PCB也有所差异，需要从技术上持续攻关优化。是市场难点。透明天线虽然概念提出的较早，但是产品化还处于初期。透明天线属栅的加利液晶显产线的产能，透明天线外罩的加和组装需要开模注塑艺，这两种加段的开费和模具费较，产品成本与产量密切相关。由于透明天线刚开始起步，市场需求量，均摊到单个产品上的成本较，这也反

46、过来影响到了透明天线的应推。3）关键技术 18图3.5 透明天线透明导体天线的选材包括属氧化物薄膜、属栅和透明导电溶液等类型。其中，属栅同时具备透明度和电导率特性，是研究最多、也最接近产品化的类型。应对不同的应场景，属栅透明天线有3D结构和2D薄膜的类型，如下图所。3D结构的透明天线具备恶劣环境下的可靠性，适于室外场景，如区和街道覆盖天线、楼覆盖天线等。2D薄膜透明天线更适合安装在环境相对友好、且对透明度要求的场景，如办公室玻璃窗、汽窗、机舷窗等。图3.6 透明天线类型 在室内5G固定线接的场景，基站信号穿透建筑的衰减较，在窗户玻璃的室内侧贴层薄膜透明天线能够增强信号，同时不影响窗户透光性。在

47、载场景下，智能汽需要数个天线，连接联和5G络，各向都要部署天线以保障通信质量。在汽玻璃上安装透明天线既能实现信号增强，不影响的美观和阻。19(a)2D薄膜透明天线(b)3D透明天线图3.7 透明天线应于建筑窗户图3.8 载透明天线除了天线外，透明电磁材料技术还可以拓展到其他应。使透明材料和加艺可以制作透明的频率选择性表（FSS）薄膜。FSS薄膜可以根据使场景和需求进设计，贴在窗户玻璃上，增透需要的频段，反射不需要的频段，实现信号增透及频率选择作。如在5G毫波频段，电磁波穿透玻璃损耗于20dB，法进有效通信，增透的透明FSS膜贴附在玻璃上可以降低穿透玻璃衰减3dB以上。4）产业推动建议 虽然存在

48、较多的困难，但在中国移动、通信设备和器件商等各的共同努下，透明天线正在逐渐由实验室概念样品向产品化阶段。前中国移动研究院已主导完成了张透明天线、吸顶透明天线等多款透明天线的研发和测试，取得了良好的效果。后续，透明天线的发展需要运营商在需求、研发、标准制定和产业推等继续发挥牵引作，中国移动将联合业内具备设计和加能的商，共同促进透明天线产业的进步成熟、应和推。3.2.农村低容量场景 1）场景需求 偏远乡村、林场、草原、地等地区户分布稀少，容量需求不。但5G是实现灾情预警、紧急救援、边防管控等国计民需求的关键段，因此仍然存在连续覆盖的需求。在上述低容量地区建站的投资收益不，宜采低成本的建设策略和案，

49、降低基站投资和运能耗。2）临挑战 低容量场景的基本建设思路之，是基于700M频段组，利低频段覆盖能强的优势降低基站数量；在应700M频段建设时，对于单个基站，再通过减少信源数量，进步压缩建站成本和能耗。如果传统的全向天线案来实现，天线的增益会显著降低，另，700M的RRU为4通道设备，意味着需要连接4副全向天线，所需抱杆数量也增加了。如果仍采定向天线案，可以通过设计3dB波束宽度更宽的天线，以2副定向天线实现单站360度范围内的覆盖，这样单个基站只需要2套设备和天。但这设计标临的挑战，是如何拓展单副天线的覆盖范围。传统的3扇区天线，平波束宽度为65度左右，在60的功率下降约为123dB，以适应

50、单扇区覆盖平120度范围的需求。如果要实现2扇区组，20图3.9 透明频率选择性表则需要单副天线的平覆盖范围扩展180度左右，即90的功率下降不能太多，否则在扇区边缘会出现弱覆盖。3）关键技术 围绕单副天线波束展宽的标，通过优化振案，扩单列波束的平波宽75度左右；另对反射板进特殊设计，通过倒V型反射板，将两列振的波束左右偏转，分开定度。波束偏转后，在90的功率下降就可以满扇区间连续覆盖覆盖要求。同时，波束偏转的度设计还需要考虑波束交叠处的电平，如果交叠电平过低，就会导致法线向出现弱覆盖。通过优化调整反射板的折弯度，可以确定波束的最佳偏转度，使单个天线即能满180度的覆盖需求，同时波束交叠电平不

51、低于传统3扇区案，达到了建成本和功率消耗降低1/3的效果。4）产业推动建议 前，180度天线已在700M频段开展了外场试点验证，结果表明采2扇区组后，覆盖电平并未明显下降，络KPI指标的波动也在可接受的范围内。这说明2扇区组在农村低容量地区是可的。下步，还需要推动该类型天线持更多的频段（如900M、1800M），以满多频段共天的需求。对于能否持TDD频段的8通道天线，也可以进步开展技术研究。3.3.交通场景 3.3.1.铁场景 1）场景需求 根据我国中期铁路规划，到2030年速铁路程将达到4.5万公左右，4G时代提升约50%，对5G络建设的成本及功耗等带来了巨挑战。铁通信有三特性：1）资源占时

52、间短、瞬时容量要求。铁通过时专区才有户，但是户驻留时间很短，且铁需要保持定的发间隔，以间隔5分钟为例，专区只在24%的时间内有户驻留（不考虑夜间），部分时间没有户；但旦铁经过，瞬时的容量要求极。2）户移动速度快、处理能要求。铁上户移动速度快，前的最速度为300350km/h，磁悬浮列可21图3.10 180度2扇区天线案达600km/h。速移动会带来较的多普勒频移。3）线性覆盖规律强、远近覆盖兼顾难。铁专沿线路成Z字形部署，呈现线性规律，天线位主要覆盖线路，需同时满远近点的覆盖。2）临挑战 基于上述三特点，铁覆盖临三挑战：（1）资源占时间短带来了资源利率低的问题，导致投产出偏低，表现为建成本和

53、功耗“双”；瞬时容量极则对络性能要求更。（2）户速移动带来的多普勒频移等问题，导致性能相低速户下降30%以上，且频繁切换导致掉线率居不下。（3）线性覆盖场景下，户在对打的两个天线之间移动时，频偏会出现快速翻转，影响纠偏性能；且由于基站到铁轨有定的安全距离要求，导致不同挂、站轨距、站间距条件对天线平/垂直波束宽度需求差异较。3）关键技术 铁3D智能天线 为解决传统铁覆盖案存在的远近点覆盖难以兼顾的问题，在平保持传统65宽波束条件下，通过创新电调案对各个阵列独调整电下倾，以控制合成波束的垂直波束宽度，实现根据使场景需求灵活调整，可同时改善远近点覆盖，扩站间距4。22图3.11 铁覆盖中的挑战图3.

54、12 铁3D智能天线波束覆盖意图“萨”装姿态调整技术 传统铁天线架装后波束与轨道法完全平，能量利率不。为解决这问题，中国移动创新提出通过机械横滚、电横滚等式，实现天线向图横向旋转，将主波束的能量调整到铁线路上，可提升能量利率，同时改善塔下和远端区域的覆盖，同时也能减对公的干扰。功率共享技术 基于铁现天形态，单站仅采1个RRU，通过功率射频开关/电桥，将RRU的N路输出变为左右各N路，通过两侧天线时分输出。基于软件识别户所在扇区，左右两天可动态共享RRU功率，均可最功率输出，实现RRU设备成本降低。4）产业推动建议 功率共享技术已有主设备家软件持，铁3D智能天线产业已成熟，“萨”装前主流家也已持

55、。后续将加试点应度，推动产业规模，促使技术理论优势向实际应优势转变。3.3.2.地铁隧道场景 1）场景需求 随着城市的发展，地铁作为运量、时间准的城市公共交通设施，成为城市重要的连接纽带和城市名。随着5G的商和5G终端渗透率的提升，地铁的5G建设变得更加迫切。作为典型的线型覆盖场景，地铁和铁有类似之处，对络瞬时容量要求较，但移动速度较低，多普勒频移较，对处理能要求不如铁场景。另外，由于地铁隧道特殊的封闭环境，对沿线覆盖的均匀性有较要求。23图3.14 功率共享技术图3.13 “萨”天线姿态调整原理2）临挑战 地铁隧道的5G覆盖有两难点：现有地铁漏缆系统如何快速效的持5G络，如何应对5G系统的频

56、段和多流需求；另，地铁隧道普遍采共建共享泄露电缆的式，建设、改造和维护涉及地铁公司、铁塔公司、友商等多重因素，其特殊性和复杂性增加了建设难度。采多频天线覆盖地铁隧道，成为了种多流性能更优、施更便捷、可演进性更强的案，该案需新增POI设备和漏缆，友好持4.9GHz频段，但不如漏缆覆盖均匀，此外还需要考虑隧道对天线安装空间的限制。3）关键技术 隧道贴壁天线 隧道场景环境湿热，列经过时强，对天线产品的机械可靠性和安装等有极的要求。例如，地铁来所引起的期振动，是天线的可靠性设计必须考虑的。满隧道对设备迎积要求，中国移动提出了增益天线案，实现紧贴隧道壁安装；为提升天线的增益，采径全波菱形振，并增加引向的

57、数量，压缩天线的波束宽度；为解决窄波束的近点弱覆盖问题，在垂直于隧道向上增加第三极化振，可以耦合部分能量作为近点覆盖的补充。24图3.15 隧道贴壁天线原理图（上）与安装实物图（下）功率共享 采多频天线覆盖时，相漏缆，会出现覆盖不均匀的问题，体现在距离天线近点，覆盖优于漏缆，距离天线远端则出现覆盖差于漏缆的情况。对此，也可以利地铁户分布的收敛特性，通过设备之间共享功率的形式，提升隧道内的远点覆盖。4）产业推动建议 地铁隧道天线作为种替代隧道漏缆覆盖的形式，案本具有多流性能好，可演进性强，便架设的优势，可泛应于5G隧道覆盖。前已有天线家已持2.6GHz和4.9GHz频段商产品。后续可推动贴壁天线

58、向多通道、增益、多频段、轻量化向发展，为5G地铁隧道覆盖提供更多新型案，进步提市场竞争，同时降低覆盖成本。3.4.海域场景 1）场景需求 我国是海洋国，拥有海洋国积约300万平公，在世界排名第三。海洋产总值持续快速发展，预计2022年将超10万亿元。海域业务toG/toC是刚需，toB业务也在孵化中。前，海域业务主要集中在近海区域，离岸50km范围内聚集约80%海洋经济活动。客户以从事近海养殖捕捞的渔民、滨海旅游客轮的游客为主，此外还有少量从事海事、渔政、执法、码头和钻井平台作业的作员。海域业务以上、娱乐，视频监控与回传等为主，对5G络覆盖、容量、上速率要求较，时延敏感业务较少。2）临挑战 海

59、洋信息化对5G络建设提出了较要求。前陆基仅有近海基本通信，天基覆盖资源少、资费贵。随着海洋经济向质量发展推进，海洋监管、污染监控、应急响应、渔民媒体等应百花放，现有海域4G络在覆盖、容量、质量上逐渐法满需求。海和船舱的独特环境对海域覆盖挑战较。海信号覆盖受雾天、终端度、海介质、海浪度、区间干扰等复杂因素影响，导致海信号极其不稳定，络质量恶化。海域户的通信需求更多集中在船舱内，普通渔船船舱内外接收电平差距已达10dB，型邮轮等船舶的室内外电平差距更。在近海地区，由于中湿度和盐雾的作，产品的单板和器件腐蚀险，因对可靠性要求很，需在实验室中进模拟验证。市上少有5G船载增强设备，仅有的型CPE价格昂贵

60、且可选择性少，缺乏能满众需求的普适性产品。3）关键技术 天双拼技术 25700M单RRU双天案：天线采双拼赋形案，通过波束赋形和SSB外校准案，实现波束增益提升3dB以上，提升覆盖能。与RRU双拼案相，只增加天线不增加RRU，可以降低建设成本。700M双RRU双天案：将2个4T4R RRU和2副4端天线组成个4T8R区，通过天线的双拼，获取上8R接收分集增益，上覆盖可提升23dB，覆盖距离提升约20%。与单RRU双天案相，此案需要增加倍的RRU数量，成本较。船载增强设备案 船载增强设备案采增益定向天线代替传统全向回传天线，提增益并缩尺，并采开关切换或波束赋形技术使设备能够主检测基站向并调整波束

61、向，实现最佳信号接收。天线部署于船舱外，设备侧内置于船舱内，将室外信号引室内进放，有效解决船舱对信号的屏蔽作。同时，设备还可以将位置信息与信号质量反馈给络，协助络完成信号质量监测。4）产业推动建议 海域覆盖700M+2.6GHz协同组的基本策略已初步形成，后续可将天双拼案、采数模正交案的新型AAU与船载设备协同部署，并推动船载设备外置增益天线研发，为海域特业务拓展打好基础。26图3.16 RRU天双拼案原理（左）与实现（右）图3.17 船载增强设备案3.5.空天地体化场景 1）场景需求 随着5G业务的发展，在传统移动通信业务之外，各种空基、天基等跨空间的线业务需求也在激增，通信服务需要覆盖的空

62、间范畴不断扩。未来络需提供更多的资源以应对海量业务同时激增下的流量需求，跨络融合的必要性也尤为凸显，为此中国移动致于打造空天地体化络，空天地体化技术可以为范围的户提供全域化信息服务，满“全球全域互联”的发展向。天线作为空天地体化络中的重要组成部分，也需要针对域的覆盖场景进特定化的设计。2）临挑战 卫星终端天线阵元数量较多，将达上千个，且卫星终端天线往往采相控阵天线，导致所使元器件数量也较多，电路设计的复杂度较，降低电路设计的复杂度是个亟需解决的问题。同时针对卫星终端天线性能的要求较，需要在满频宽带与较的收发增益的同时，有效减卫星天线的径，实现卫星天线的型化与轻量化，这也有利于节省卫星通信的轨道

63、资源，其中收发共天线是个有效的法，但卫星天线的收发频段相距较远，会导致共设计有难度。另，空天地体化天线中空基与天基天线不同于传统的地基站天线，存在不便于维护的问题，同时考虑到空天地体化络的复杂度较，由此也对天线作的稳定性提出了更为严格的要求，如何保证天线稳定效作与设计加成本的平衡性，也是需要临的个挑战。27图3.18 空天地体化络应意3）关键技术 ATG（Air to Ground）天线技术 ATG利成熟的陆地移动通信技术，如可采应MIMO技术的智能天线，形成多波束赋形，增强天线波束的指向能且能够适应地跟踪任何移动户。由此ATG技术可针对航空速移动、覆盖等特性进定制化开发，在地建设能够覆盖天空

64、的专基站；并协同具备增益的ATG机载天线，其中ATG机载天线般采相控阵天线或作于更低频段的全向天线进信号的收发，与地构建的ATG络完成信息交换。NTN（Non-terrestrial Network）天线技术 NTN技术采卫星和空平台等地通信设备进通信组的搭建，其具有不可喻的优势，以卫星为例，理论上只需要三颗同步轨道卫星即可实现除两极地区外的全球覆盖。但随着卫星数量的增多，轨道资源也变得紧张了起来，因此NTN天线的型化和轻量化成为了个重点的发展向，采收发共天线技术，能够将天线径降低50%左右；同时NTN天线对波束调控也有较的要求，采透镜天线技术与可重构超表（RIS）技术能够在不使复杂馈电络和减

65、少射频器件使的情况下，实现波束调整的要求。4）产业推动建议 空天地体化通信系统的发展受到业务需求和技术发展的双重驱动。业务需求主要体现在域万物智联和全球随遇接两。在空天地体化天线的技术发展问题上，需进步形成产业推动：ATG天线技术层，为了提设备资源的利率，可以将mems微机电结构应到ATG地天线领域，灵活调整顶部阵列的垂直旋转度，当顶部没有机时，旋转到与底部阵列样的度，实现增强底部阵列的EIRP总功率，提升覆盖能。即根据不同的环境，通过算法实时动调整权值向量，实现对机载端进适应跟踪。此外，ATG天线的下旁瓣抑制等指标也应该考虑，以减少对地络的影响。28图3.19 ATG天线技术应意图3.20

66、NTN天线技术应意NTN天线技术层，可以推动收发共相控阵天线在卫星天线领域的进步发展与应，可以有效减少卫星天线的径，实现卫星轨道资源的节约利。针对卫星天线作频段较的特性，并基于降低透镜天线损耗的考虑，推动毫波频段低损耗介质材料研究及在透镜天线领域的应。为了解决卫星天线体积、重量重，会增加卫星发射难度的问题，可以通过采3D在轨打印等技术，有效减少卫星天线的体积与重量。3.6.透镜天线应 透镜天线通过介电常数渐变的多层介质折射将低增益、宽波束的电磁波信号汇聚成增益、窄波束的电磁波信号，在多波束天线应有独特优势。由于透镜天线的径效率较，副瓣很，在同等增益下可以实现较宽的波束宽度，在铁等线性覆盖场景应

67、时可以减少垂直零点，已经在络中获得了初步应。透镜天线的多波束能使其在些中容量需求场景，特别是缺少Massive MIMO产品的频段上能够发挥优势，但透镜天线的技术路线与规模阵列的演进趋势不同，并未成为线络的主流天线形态。这其中的重要原因在于其波束的静态特性：透镜天线形成的窄波束是可调的，法通过馈源的权值实现波束的偏转或宽度变化，是种静态多波束案，限制了其应的灵活性。虽然可以通过移动馈源或馈源分组切换的式实现波束的移动或扫描，但这种应式在基站通信场景中并不多。如果能够通过系统侧波束选择机制的设计实现户在波束间的平滑切换，那么透镜的静态特性将不再是限制其应的障碍。影响透镜天线应的另挑战是透镜天线的

68、材料制备。性能、低损耗且介电常数可调控的介质材料是透镜天线产品的核技术。当前透镜天线的介质材料和制备艺并未成熟，频段透镜材料的介质损耗还相对较，相关技术也只有少部分商掌握，产业链还相当薄弱。前，校已在探索将3D打印技术引透镜材料制备，并取得了些进展。此外，透镜天线的安装部署也需要特殊考虑。伯透镜是当前移动通信中引的主要形态，虽然质量较轻，但其球形/柱形的外形与常规板状基站天线差异较，特别是低频时的尺更，给程部署造成了些不便。在毫波频段，除了传统的球形，还可以基于电磁超表，以PCB实现电磁表透镜。电磁表透镜结合了阵列天线技术，具有平化、低剖的优势，传统透镜天线的设计更为灵活，如在其中增加相位控制

69、器件，还可以形成透射型的智能超表（RIS）案。29图3.21 中国移动研究院与东南学联合研制的电磁表透镜3.7.智能化调控应 1）场景需求 从前述的场景化应中可以看出，很多场景对天线参配置的准确性要求越来越，需要根据环境参数做定的分析计算，这就增加了规员和现场安装员的作难度。因此，需要有套智能化的参平台和具，能够帮助线员快速确认天线的参配置案，准确配置天线的最优参，才能最程度发挥天线性能使得络性能最优。2）临挑战 5G深度覆盖涉及场景和天线类型众多，天线参规划法也各有不同。现有的天线参主要是通过优员对每个待调天线均需收集量信息进规划，不仅成本幅增加，且难以避免出现差错导致规划不完善，对现性能造

70、成影响。期以来，我们更多的聚焦在了封闭传输系统中能量的损耗、信号质量等问题，但是忽略了最关键的开放系统中向户的这部分能量的损耗，信号质量问题的优化。络性能实现动优化，站点信息数字化是必备条件，只有当站点信息数字化以后才可以精确的呈现出3D格化的数字络拓扑，在这条件下络动优化才会成为可能。3）关键技术 30图3.22 传统天线参调节现场 天线参获取信息化 现阶段在没有建站之前都是在已知环境及站点信息的限制下通过络仿真具获得天线的基本参信息，然后在建站以后按照络的实际表现再进优化。这个过程中存在两个问题：是已知环境和站点信息与实际可能不符合；是在建站的过程中使的参与规划的参可能有差异。前个过程相对

71、可控，但是站点建设过程中形成的差异较难控制，导致后期在络优化的过程中可能需要多次上站才能解决络优化问题。针对上述情况智能参获取与上报系统是络优化的基础条件，未来的天线系统建议包含参感知与上报功能，使得天线能够动感知所处的环境信息，可以动上报所处的经纬度，最辐射向位、最辐射向倾、天线的挂、天线的增益、波宽、天线的BIM信息、站点速等，这些信息将为络动优化打好坚实的基础。天线参信息处理智能化 现阶段，多数参都是通过传统的纸笔记录的形式存在于各种档案之中，对这宝贵信息的管理与使都常困难。当天线参信息上报以后，参规划算法将已知的参信息作为输（例如天线挂、站间距等），智能规划最优的参信息，并以微信程序等

72、通具的形式直观呈现给管员以辅助优，获得最佳络性能。未来，天线系统上报的规模参数据还可以撑管平台构建两套信息系统：a.某个单站点的全站BIM信息，以撑可视化呈现某特定位置处站点上所有天线的部署情况；b.通过综合所有单站点的信息能够精确给出络的3D拓扑覆盖性能分析报告。4）产业推动建议 推动算法快速更新迭代，适配更多场景和产品类型，同时对软件具提供使册，在外场试点中推使，并获取线反馈，形成良性循环。在后续的天线系统中通过标准化作推动智能参感知模块的普及，从更维度为天线系统赋能，为络优化动化做好准备。31图3.23 天线参智能规划应界4.前沿技术展望 除了前探讨的些近期技术向，天线领域还有很多有价值

73、的前沿热点技术，受限于理论模型的完善、产品实现的难点和复杂度、器件材料或成本等原因，当前在移动通信领域还没有获得实际的应，但在其他领域已取得的应成果或潜在价值仍值得关注，在解决了上述问题和挑战后，将来有望在移动通信领域获得更多应，这也简单进展望。4.1.介质天线 介质材料是指陶瓷、聚四氟烯等电阻率较的类固体材料。区别于属材料和半导体材料，性能的微波介质材料具备损耗低、尺、重量轻等优势，可应于滤波器、天线等向。介质天线包括介质谐振天线（DRA）和介质加载天线两类。DRA直接采介质作为谐振单元，多为体、半球体、圆柱体等形状规则的介质谐振器，借助其介电常数实现天线体积型化。介质加载天线是在常规天线基

74、础上进介质加载（填充或覆盖），可以起到去耦合、增加隔离等作，以实现阵列间的紧凑设计。随着规模阵列天线向集成度、功率发展，DRA损耗低、辐射效率，可较好满对源部件的散热能要求；此外，DRA的激励式也多种多样（如探针、微带、缝隙、波导等），设计参数和灵活度较。DRA的主要挑战，是计算特定形状尺的DRA不同模式的谐振频率，前理论还不成熟；是设计合适的品质因数Q，虽然Q值越辐射效果越好，但也会使其作频带变窄，需要平衡性能与带宽；三是作为阵列天线应时，陶瓷DAR的重量较。介质波导以往于频段（如毫波）的信号传输，其损耗低于同轴电缆，与属波导相有定的柔性。介质波导在没有弯曲时，径向损耗常，当其弯曲到定的程度

75、时，就会有能量辐射（泄露）出来，导致较的辐射损耗。基于这特性，可以设计泄露天线，通过在介质波导的特定位置上有意弯折或放置特定的介质块，实现信号的辐射6。介质波导临的主要挑战是易受周边环境影响发泄露，因此对部署条件有定的要求；波导的挂装与维护、波导同轴转换、功率的分配与控制、弯曲点的施（包括成、保持与恢复）等也是需要解决的问题。此外，与其他毫波通信段相，单个泄露波导法传输多流，传输度和辐射的节点数也较为有限。4.2.液晶相控阵天线#液晶材料具有介电常数电压可调的特性，基于液晶材料可以实现移相器功能，于电磁波相位的调控，即液晶相控阵天线。液晶相控阵可应于MIMO天线、低轨卫星互联终端等。32液晶相

76、控阵天线具有尺、重量轻、成本低等优点。由于液晶的产极具规模降本效应，显著低于半导体移相案，可以幅度降低相控阵天线的成本。但液晶移相器的插损耗较，尤其是在Sub6GHz频段显著于其他案，因此液晶相控阵技术更适于毫波等频段。另外，液晶的温度稳定性存在不，室外应时如何不受环境的影响也是需要研究解决的问题。前，美国Kymeta公司的超材料液晶天线已经商，德国Alcan公司也已实现液晶相控阵天线原理样机。国内哈、电科、东南学都在进基于液晶移相器的阵列天线研究，京东传感公司已经推出卫星通信液晶平板天线样机，实现了卫星通信连星，同时在开展应于5G通信的液晶天线研究。另外，液晶反射阵/透射阵天线可以作为室内R

77、IS案，应于5G及未来的6G通信。4.3.液态属天线#液态属通常是指熔点低于200的低熔点合，其中室温液态属的熔点更低，在室温下即呈液态。液态属在存在氧的情况下迅速氧化并发形成薄氧化物“表”、不再流动，这层表常薄，可以使得液态属被构图成各种各样的形状。前然界中存在的室温液态纯属中，只有镓适于实际产品中，但其熔点仍然较，不能直接使。从1990年代末起，国外科学家开始重点研究镓合，通过加其他元素来调节熔点。在镓中加铟元素，形成的镓铟共晶合，其熔点可在0以下。镓铟液态属于电路设计，可通过机械、电压等外部作，对其形貌、位置等进控制，可实现灵活设计，且易于电路重构，颠覆了传统铜制电路灵活性不且难以更改重

78、构的缺点，具有如下性能优势：（1）强度、硬度，液态属的强度是铝、镁合的10倍以上，不锈钢、钛合的1.5倍以上；（2）极强的耐磨性和耐腐蚀性；（3）在散热性、电磁屏蔽性均在轻合中出类拔萃，且在加热条件下不易变形、不易导热。因此，液态属在天线和光学设备、柔性电路、超拉伸电线、传感器和电肤以及柔性机器等具有泛的应前景。以液态属材料制成的天线，具有如下优势：（1）频率可调，具备多个作频带；（2）弯折不会导致材料疲劳，不易断裂，具备我修复能，更为耐；（3）设计灵活，可重构；（4）系统减重，型化。如，对于终端的天线可调谐需求，从原理上就可以借助液态属的可调谐、易重构特性实现。但液态属天线也有着增益低、作频

79、带较窄、辐射效率低、重构效率低等不。现在已公开的研究中，液态属天线的类型都是些基本类型，结构也相对简单，主要受限于液态属这种新型材料的熔点控制、加制造等因素，距离实际程应还有较差距。国内在液态属的研究，中科院理化技术研究所、浙江学等单位已开展了液态属3D打印、液态属界接触机理等的研究，部分研究成果如液态属3D打印机研制、液态属驱动机制揭等，达到国际领先平。液态属天线的研究涉及材料、热控、制造等多个学科专业，在国内尚处于起步阶段，向程化应的成果还常少，与国外存在定差距，尚需业界共同努。334.4.稀疏阵技术 稀疏阵是把阵元间距也作为种向图综合的变量，通过均匀布阵实现标向图的种天线排布式。稀疏阵列

80、可以在定条件下较少的阵元数达到同径下满阵（/2间距的均匀阵）的性能，符合型阵列设计中降低成本及软硬件复杂度的需求。稀疏阵的的是采尽可能少的阵元来实现期望的向图，因此在优化某些指标的同时会以恶化其他指标为代价。譬如保证增益时获得更的副瓣，或者稀布时保证增益。稀疏阵技术包括稀疏和稀布两类向。通过稀疏，相于满阵案可以降低阵元数、通道数，降低成本、功耗和散热等；通过稀布，可以在阵元、通道数不变的情况下，增加阵尺，以提升天线增益、波束灵敏度等。稀疏阵在型的雷达系统中已经有了较成熟的应。型雷达系统的天线阵列规模庞（上千上万），有源收发组件多，应稀疏阵技术在有限的通道数下增天线径，可以提空间分辨率、作距离，

81、同时也能显著降低系统成本和功耗，稀疏阵技术对于这类系统来说意义重，甚是不可或缺的。不过在移动通信场景中，对于Sub6GHz的规模阵列设备，阵列通道数不多（64个），振规模有限，赋形时还需要考虑宽窄波束的不同要求，稀疏后对增益和赋形质量会带来损失，对设备的成本降低贡献有限，同时增加了设计布板的难度，因此应稀疏阵的价值并不。对于毫波频段应，通过稀布技术来提升增益有定的应需求，但前的毫波AAU架构，般由数个天线阵组成，每个阵也有独赋形的需求，降低了由度，因此也限制了其应的价值。后续随着频段的升和阵列规模的进步增加，以及些新的应需求（如通感体等）的出现，稀疏阵技术在移动通信络的规模阵列天线中可能会有新

82、的应空间，因此仍是值得关注的技术向。4.5.轨道动量天线#轨道动量（OAM）是种常新兴的技术，电磁波传输时携带轨道动量，利具有不同本征值的轨道动量的正交特性，通过多路涡旋电磁波的复可实现速率数据传输，在多极化、MIMO技术之外，为容量提升提供新的维度。轨道动量的应离不开涡旋电磁波的产，OAM天线起到了关重要的作。基于轨道动量的原理可知，在与传播向垂直的横截上构造不同模下的相位分布，即可产对应模式的涡旋电磁波，如果构造多个模式，则可以产多模复效果，提升通信系统容量。前常的轨道动量天线多采圆形阵列天线、螺旋反射天线、螺旋投射结构等。虽然轨道动量天线在提升信道容量有极的潜能，但是也存在很多的问题需要

83、研究：（1）涡旋电磁波的产较复杂，主要是馈电结构复杂，整体复杂度，设计难度，系统总体造价等。（2）涡旋电磁波的传输易受干扰。其受多径效应影响较，发射和接收天线没对准会导致不同OAM信道间的串扰增加。34（3）涡旋电磁波的接收困难。由于涡旋电磁波中相位存在奇点，中幅度为零，且具有发散性，随着传播距离的增加，波束发散度变。这就限制了传输距离，同时对接收天线尺要求较。前清华学已经研究了部分孔径接收法，但尚不成熟。综上所述，轨道动量在线通信中应临挑战，但仍是未来天线研究热点之。在前的 OAM 波束控制技术中,抛物、透镜天线、超表都能够持多模数 OAM 波束的控制，其中超表由于结构简单以及相位设计的灵活

84、性具有很好发展前景,但不是具有较的平尺。OAM 波束控制技术仍处于探索阶段，从性能以及应需求上仍有很提升空间7。4.6.信息超材料 信息超材料由东南学崔铁军院团队提出的数字编码和可编程超材料概念发展来，涵盖了数字编码超材料、现场可编程超材料以及未来的软件化超材料和可认知超材料8。信息超材料从信息的度来分析与设计超材料,直接处理数字编码信息,并可进步对信息进感知、理解等。信息超材料的核是在超材料的物理空间上建起数字空间,将电磁学和信息科学有机地结合起来,开拓新的学科向,产系列具有新体制新机理的信息系统。以信息超材料为基础，可以实现种全新的直接辐射线数字通信系统。在这架构中，发射系统所传递的信息被

85、加载到可编程超材料上,在馈源天线的照射下以不断变换的远场向图的形式直接辐射到由空间中；接收系统将处于远场区域不同位置处的接收天线所接收到的电场值汇总得到远场向图,通过对远场向图与编码序列之间的映射关系，恢复出所发送的原始信息。与传统通信系统相，这架构省去了数模转换和混频模块，极简化了传统通信的复杂度，降低了成本。这新体制线通信式引起了国内外的关注，被视为下代线通信的候选技术之，其研究进展值得关注。结语 5G产业发展到现阶段，从核技术演进、成本结构优化、深度覆盖案、络融合技术、形态材料创新、智能调控能等维度对天线技术发展向和态推动策略都提出了新的要求。为了实现天线新技术平稳演进、新态蓬勃发展，需

86、要进步考虑如下问题：是向产业新应新需求充分挖掘新技术新能，做到技术能与应需求的精准对接；是联合产业共发展，构建业新态。协同打造新技术态圈，推动创新成果产业化落地和商业化推；三是打造可持续发展产业链合作新模式，深挖合作潜，拓展协作领域，实现共赢发展。35参考献 1 Li Nan,Zhao Jie,Shao Zhe,Deng Wei,Transparent Antenna Research and ApplicationC,2022 IEEE 22nd International Conference on Communication Technology,Nov.11-14,2022 2 Li

87、Nan,Zhao Jie,Shao Zhe,Deng Wei,5G Antenna Based on Metal Mesh Film Material Design and ApplicationC,2022 3rd International Conference on Electronics,Communications and Information Technology,Dec.23-25,2022 3 Li Nan,Zhao Jie,Shao Zhe,Deng Wei,Antenna Design Based on Optically Transparent MaterialC,20

88、22 IEEE the 8th International Conference on Computer and Communications,Dec.9-12,2022 4 董佳,曹景阳,王桂珍等.基于天线波束形态设计的5G铁沿线覆盖案J.移动通信,2022,3(3):62-66 5 Xuanfeng Tong,Zhi Hao Jiang,Hao Chen,et al.A Dual-CP Multibeam Transmit-Array Antenna Based on Anisotropic Impedance Surfaces and Hybrid Phase CompensationJ

89、.IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2023,22(5):1144-1148 6 Kunihiro Kawai,Takuma Takada,Atsushi Fukuda,et al.A New Area Formation Approach For Millimeter Wave Communication Systems Employing A Dielectric Waveguide C.Proceedings of the 45th European Microwave Conference,2015:1088-1091 7 杨于,谢宣,朱永忠等.轨道动量天线波束控制技术的研究进展J.电讯技术,2022,62(2):266-274 8 崔铁军,吴浩天,刘硕.信息超材料研究进展J.物理学报,2020,69(15):175-187 36