G基站天馈系统介绍PPT课件

1、 【本章内容简介】 3G基站天馈系统在很多方面和2G类似，但是3G基站天馈系统也有其特殊之处，比如射频拉远、智能天线等。第1页/共59页 本章先介绍移动通信的基站天馈系统，然后较详细地介绍各类天线的特点和参数调整，最后介绍基站工程中常用的射频和光传输知识。 【本章重点难点】 重点掌握天线的参数调整、射频和光传输知识。第2页/共59页5.1 基站天馈系统概况 基站天馈系统是移动基站的重要组成部分，它主要完成下列功能：对来自发信机的射频信号进行传输、发射，建立基站到移动台的下行链路；对来自移动台的上行信号进行接收、传输，建立移动台到基站的上行链路。第3页/共59页 基站天线系统的配置同网络规划紧密

2、相关。 网络规划决定了天线的布局、天线架设高度、天线下倾角、天线增益以及分集接收方式等。 不同的覆盖区域、覆盖环境对天线系统的要求会有非常大的差异。第4页/共59页图5-1 5-1 基站天馈系统安装示意图第5页/共59页5.2 移动基站天线 天线作为无线通信不可缺少的一部分，其基本功能是辐射和接收无线电波。 发射时，把传输线中的高频电流转换为电磁波；接收时，把电磁波转换为传输线中的高频电流。 天线系统作为电磁波的收发部件，其功能示意图如5-2所示。第6页/共59页图5-2 5-2 天线系统收发功能示意图第7页/共59页 天线品种繁多，主要有下列几种分类方式：按工作性质可分为发射天线和接收天线；

3、按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等；按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等；按结构形式和工作原理可分为线天线、面天线等。第8页/共59页图5-3 5-3 天线第9页/共59页天线辐射的基本原理天线辐射的基本原理图5-4 5-4 电磁波辐射示意图第10页/共59页天线的一些概念天线的一些概念 （1）输入阻抗（Impedance） （2）回波损耗（Return Loss） （3）驻波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR）第11页/共59页 （4）带宽（bandwidth） （5）增益（gain） （6）方向

4、图第12页/共59页 图5-5 5-5 回波损耗示意图 第13页/共59页图5-6 35-6 3种常用天线增益比较第14页/共59页图5-7 5-7 半波振子天线方向图第15页/共59页（7）波瓣宽度（beam-width） 图5-8 ANDREW CTSDG-06513-6D5-8 ANDREW CTSDG-06513-6D基站天线的水平和垂直方向图第16页/共59页 （8）极化方式（Polarisation） 图5-9 5-9 天线单极化方式和双极化方式第17页/共59页 （9）前后比（front-back ratio） 图5-10 5-10 天线前后比示意图第18页/共59页常见的天线种

5、类常见的天线种类 1单极天线和对称振子天线图5-11 5-11 单极天线和对称振子天线第19页/共59页图5-12 5-12 振子天线辐射方向图第20页/共59页图5-13 5-13 不同长度的对称振子天线的辐射方向图第21页/共59页2八木八木-宇田天线宇田天线图5-14 5-14 八木天线示意图第22页/共59页3缝隙天线缝隙天线 图5-15 5-15 缝隙天线 第23页/共59页4喇叭天线喇叭天线 图5-16 5-16 几种常见喇叭天线第24页/共59页图5-17 5-17 棱锥形喇叭天线的辐射方向图第25页/共59页5反射面天线反射面天线图5-18 5-18 反射面天线第26页/共59

6、页6微带天线微带天线图5-19 5-19 微带天线的4 4种形式第27页/共59页图5-20 5-20 矩形微带天线的典型方向图第28页/共59页5.3 移动通信用馈线 1传输线 （1）TEM波传输线 （2）TE波和TM传输线 （3）表面波传输线第29页/共59页图5-21 5-21 几种常见波导结构第30页/共59页2馈线馈线图5-22 5-22 典型馈线的外观第31页/共59页1/21/2英寸馈线英寸馈线7/87/8英寸馈线英寸馈线尺寸（尺寸（mmmm）内导体外径内导体外径4.8mm4.8mm9mm9mm外导体外径外导体外径13.7mm13.7mm24.7mm24.7mm绝缘套外径绝缘套外

7、径16mm16mm27.75mm27.75mm特性阻抗（特性阻抗（ ）50501 150501 1频率上限（频率上限（GHzGHz）8855一次最小弯曲半径一次最小弯曲半径70mm70mm120mm120mm百米损耗（百米损耗（dBdB）900MHz900MHz6.886.883.873.872 000MHz2 000MHz10.710.76.16.1表5-15-1移动通信馈线第32页/共59页5.4 TD-SCDMA中的智能天线图5-23 85-23 8天线圆环阵智能天线以及辐射方向图第33页/共59页 智能天线的基本思想是：智能天线是利用用户空间位置的不同来区分不同用户，系统通过改变各天线

8、阵元的权重在空间形成方向性波束，天线以多个高增益窄波束动态地跟踪期望用户，而在干扰用户方向形成零陷，从而大大降低了系统的干扰，提高了频谱利用率。第34页/共59页 接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制；发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。第35页/共59页图5-24 85-24 8天线线阵智能天线以及辐射方向图第36页/共59页5.5 基站天线的分类与选型 移动网络类型不同，基站天线的选择也有不同的要求。 2G时代的GSM，CDMA以及3G时代的几种制式，不同制式对基站天线的带宽、三阶互调等性能指标也有着不同的要求。第37页/共59

9、页 现在应用的基站天线除了TD-SCDMA的智能天线有较大不同外，其他网络制式使用的天线基本结构相差不大。 智能天线由于前面已经有了较多介绍，下面的内容没有再涉及。第38页/共59页 在GSM，GPRS，EDGE，CDMA2000，WCDMA等系统中使用的宏基站天线按定向性可分为全向和定向两种基本类型，按极化方式又可分为单极化和双极化两种基本类型，按下倾角调整方式又可分为机械式和电调式两种基本类型。第39页/共59页 1全向天线 2定向天线 3机械天线 4电调天线 5双极化天线第40页/共59页图5-25 5-25 电调天线原理示意图第41页/共59页5.6 基站天线参数调整 基站天线的参数主

10、要有高度、俯仰角、方位角、天线位置等几个方面，这些参数对基站的电磁覆盖有决定性的影响。 所以天线参数的调整在网络规划和网络优化中具有很重要的意义。第42页/共59页1天线高度天线高度图5-26 5-26 天线覆盖距离计算示意图第43页/共59页2天线俯仰角天线俯仰角 天线俯仰角是网络规划和优化中的一个非常重要的事情。 选择合适的俯仰角可以使天线至本小区边界的电磁波与周围小区的电磁波能量重叠尽量小，从而使小区间的信号干扰减至最小；另外，选择合适的覆盖范围，使基站实际覆盖范围与预期的设计范围相同，同时加强本覆盖区的信号强度。第44页/共59页3天线方位角天线方位角 天线方位角对移动通信的网络质量非

11、常重要。 一方面，准确的方位角能保证基站的实际覆盖与所预期的相同，保证整个网络的运行质量；另一方面，依据话务量或网络存在的具体情况对方位角进行适当的调整，可以更好地优化现有的移动通信网络。第45页/共59页4天线位置天线位置 （1）基站初始布局 （2）站址选择与勘察第46页/共59页5.7 常见射频器件 射频器件可以分为有源和无源两大类，无源器件又根据实现原理分为微带型和腔体型两类，微带结构利用1/4波长的微带线，腔体型利用谐振腔实现功能。第47页/共59页 以下介绍一些常见的射频器件。 （1）功放（power amplifier） （2）滤波器（filter） （3）衰减器（attenuat

12、or） （4）隔离器（isolator） （5）环形器（circulator） （6）功分器（Power Splitter）第48页/共59页 （7）耦合器（coupler） （8）3dB电桥 （9）直流馈电器 （10）负载（load） （11）转接头 （12）馈线（Feeder Line） （13）天线（antenna）第49页/共59页5.8 射频、光传输常用知识总结 1射频知识 （1）功率/电平（dBm） （2）增益（dB） （3）dBi和dBd （4）dBc （5）天线增益（dB） （6）天线方向图第50页/共59页 （7）天线前后比 （8）插损 （9）选择性 （10）3dB带宽 （1

13、1）驻波比（回波损耗） （12）互调第51页/共59页 （13）三阶交调 （14）噪声系数 （15）耦合度 （16）隔离度第52页/共59页2光纤传输知识光纤传输知识 （1）光功率 （2）光端机 （3）激光器 （4）光接收器 （5）光耦合器 （6）波分复用器 （7）光衰减器第53页/共59页 （8）光法兰头 （9）光纤 （10）光缆 （11）尾纤 （12）跳线第54页/共59页小 结 在移动通信系统中，空间无线信号的发射和接收都是依靠基站的天馈系统来实现的。 因此，天馈系统对于移动通信网络来说，有着举足轻重的作用，如果天馈系统在施工工艺上存在问题，或者相应参数设置不当，都会直接影响整个移动通信网络的运行质量。第55页/共59页 移动通信基站的天馈系统由馈线、天线、射频接头、避雷器、铁塔、走线架、接地等部分组成，基站天馈工程就是以这些构件为操作对象的。 本章开篇介绍了天馈系统的组成情况