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天线的小型化就是在保持原有天线性能不变或在性能略有损失的前提下，在更小的空间内实现原有天线的功能。自基站通信天线及天线罩被发明以来，小型化就是天线理论的重要研究方向之一，与其相关的技术与产品被广泛应用在航空航天、军事、民用通信等各相关领域。作为一种被广泛部署的专业通信器材，移动通信基站天线的小型化研究，在近些年倍受移动通讯运营商的关注。
基站天线小型化的重要意义
1. 减少风阻，减低建设成本
作为移动通信天馈系统的载体，铁塔的材料成本占基站总材料成本的50%以上。而对于相同结构的铁塔，其成本主要由其高度及强度决定。天线小型化通过降低天线设备的风载面积，从而降低对铁塔的强度要求，进而降低铁塔的建设成本，同时相关的工程费用也随之大幅降低，有效的为移动运营商节约建设成本支出。
2. 利于实现多系统共站
随着3G网络的普及，以及4G网络的加快部署，几乎所有的移动通讯网络运营商都面临着同时运营多个不同频段网络的情况，多频天线是公认的有效解决这一问题的方案之一，但其也存在各频段水平方位角不可独立调节、频段间隔离度相对较低、频段分配存在一定局限性等问题，因此多天线不可避免的被应用在一些特定的场景之中，如在原有天线利旧的旧站点改造，或多达5个以上频段系统共站等情况下，都可能会在一个扇区中使用多个天线完成网络覆盖。在此前提下，小型化的基站天线在布置空间，风载等方面，均具有巨大的优势。
3. 利于实现微基站、应急基站等宏基站以外场景的灵活布置；
随着移动互联网的快速发展，移动通信用户对于网络运营商提出了更高的要求--全天候全地形下的高速数据接入。传统的宏基站难以完全满足以上高标准的覆盖要求，随着微基站、家庭基站的出现，小型化基站天线也正逐渐展现其巨大的市场潜力。而作为突发情况下的应急通信保障设备，应急基站对于天线及天线罩的小型化的要求也是必然趋势。
4. 便于使用天线罩进行天线美化
移动通信的快速发展在为用户带来便利的同时，也一直伴随着电磁辐射对人体造成危害的质疑。尽管对此学术界一直没有正式定论，但是移动通信站点在住宅区部署的难度越来越大是不争的事实。目前对此问题最为有效的解决方案是美化天线--通过将基站天线与外界环境如烟囱、树木、灯杆等结合，将其隐蔽以消除人们的恐惧心理。在此过程中，对于天线体积的限制是对天线设计人员最大的挑战。因此，美化天线的设计与生产也离不开天线小型化技术。
基站天线小型化的实现方式
1. 辐射单元、馈电网络等小型化设计
天线小型化研究一直是学术界关注的焦点，通过改变天线形式或传输线结构（微带天线），介质加载，新天线形式（分形天线）等方法减少天线的物理尺寸，从而实现天线的小型化。但是对于大部分采用阵列天线的基站天线来说该方法具有一定的局限性，这是因为阵列天线的阵元个数和阵元间距是决定其方向图特性的重要参数，因此以上方法可以有效的降低基站天线的宽度和厚度，但是对于降低天线长度的贡献甚微，然而在大部分场景中，网络建设者更为关注天线的长度；
2. 提高天线效率
在无源天线阵列的设计过程中是通过增加天线阵元的个数以提高天线的方向性，进而提高天线增益的，这也是相同频段相同波束宽度的条件下，天线增益越高则其长度越长的原因。天线的增益G、方向性系数D和其辐射效率 具有如下关系：
近些年，出现了很多针对提高天线辐射效率的研究，通过采用新型传输线、低损耗介质、改变电缆传输相速等手段将天线辐射效率提高至90%，可以降低天线阵列的长度至原来的80%左右。然后这一方法也存在一定的局限性，即理想的传输效率是100%，而通常的基站天线的辐射效率在70-80%之间。因此可以说70%-80%是通过提高天线辐射效率来降低天线尺寸的极限值；
3. 空间复用
空间复用技术是在多频天线的设计中通过将不同频段的辐射单元（通常其两个工作频段的中心频点呈2倍，或接近2倍的关系）重叠布置，与并排布置辐射单元的天线阵列相比，极大的提高了多频天线内部空间的利用率，以实现天线的小型化。此外，重叠布置辐射单元的多频天线还具有水平波束偏移度小，方向图畸变小等优点。但与并排布置方案相比，其设计及实现难度更高，对于生产厂家的技术能力提出了更高的要求。
4. 宽频段分集复用
与空间复用将中心频率接近2倍关系的频段相结合不同，宽频段分集复用是将宽频带辐射单元通过滤波器划分为频谱较为接近且互相留有间隔的子频段，进而在一个宽频带天线中实现多个窄频段天线的功能，来实现天线的小型化。如下图中，利用滤波器将工作在1710-2170MHz频段的宽频辐射单元划分为分别工作在1710-1880MHz和1920-2170MHz的两个子频段，并分别设计馈电网络及移相器，在原有2端口单频天线的空间内实现了GSM1800MHz频段和UMTS2100MHz频段的双频4端口天线的功能，并可以实现独立下倾角调节，将4端口电调天线的宽度降低了50%。
来源：C114中国通信网
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