天线原理介绍

1、天线原理介绍天线原理介绍京信通信系统（中国）有限公司京信通信系统（中国）有限公司20102010年年1212月月 传输线传输线终端张角传输线终端张角传输线对称振子对称振子天线的定义天线的定义 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。 能量转换导行波和自由空间波的转换； 定向辐射（接收）具有一定的方向性。天线的辐射原理：天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线的辐射原理：天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 /62. 013DR /222DR根据根据C（光速）（光速）=f（频率）（频率）（波长）（波长）

2、 得出波长与频率成反比得出波长与频率成反比频率越低，波长越长，天线越大半波振子半波振子1/4 1/4 波长波长1/4 1/4 波长波长1/2 1/2 波长波长半波振子半波振子波长波长1/2 1/2 波长波长半波振子是天线的基本辐射单元天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念小于半波长小于半波长半波长半波长大于半波长大于半波长半波振子半波振子天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 基站天线组成基站天线组成(定向）定向）天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 基站天线组成（全向）基站天线组成（全向）天线原理天线原理

3、天线基本概念天线基本概念 室内分布天线组成室内分布天线组成单锥全向吸顶单锥全向吸顶双锥全向吸顶双锥全向吸顶将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大。 增益、方向图和天线尺寸之关系增益、方向图和天线尺寸之关系天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线增益的几个要点天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。增益每提高3dB，天线体积变大一倍。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。增益、方向图和天线尺寸之关系增益、方向图和天线尺寸之关系天线原理天线原理天线基本概念天线基本

4、概念)(log103310dBVdBHCDG天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念垂直面波束宽度14度垂直面波束宽度7度垂直面波束宽度上3dB覆盖点主瓣顶点下 3dB覆盖点主瓣覆盖距离14度667.84米198.49米114.48米553.36米7度307.19米198.49米145.79米161.4米基站设置基站设置-站高：站高：35米，米， 下倾角度：下倾角度：10度度天线辐射参数天线辐射参数辐射参数:主瓣；副瓣；半功率波束宽度；前后比；交叉极化鉴别率；增益；上旁瓣抑制；下零点填充；波束下倾角；天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念方向图：方向图

5、：由三维辐射立体图转化成的二维平面图形，包括水平面方向图及垂直面方向图。水平面水平面垂直面垂直面天线辐射参数天线辐射参数波束宽度波束宽度天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念10dB 波瓣宽度120 (eg)峰值峰值 - 10dB峰值 - 10dB60 (eg)峰值峰值 - 3dB峰值 - 3dB3dB 波瓣宽度上旁瓣上旁瓣 (dB) (dB)下旁瓣下旁瓣 ( (dB)dB)天线辐射参数天线辐射参数旁瓣抑制、零点填充、波束下倾旁瓣抑制、零点填充、波束下倾角角天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比后向功率后向功率前向功前向功率率前后比前后比(

6、 (dB) = 10 log dB) = 10 log ，典型值约为典型值约为25dB25dB目的是尽可能减少后向辐射功率目的是尽可能减少后向辐射功率前向功率前向功率后向功率后向功率天线辐射参数天线辐射参数前后比前后比天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念前后比较差前后比较差前后比较好前后比较好天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念1、天线本身指标不合格，前后比、旁瓣不理想、天线本身指标不合格，前后比、旁瓣不理想2、扇区规划不合理、主方向反射、折射严重（如玻璃外墙阻挡、金属物质遮挡等）、扇区规划不合理、主方向反射、折射严重（如玻璃外墙阻挡、金属物质遮

7、挡等）扇区偏移20度反射信号扇区主方向阻挡大楼反射信号反射信号过强过强反射信号扇区主方向阻挡大楼反射信号反射信号减弱减弱垂直方式垂直方式水平方式水平方式+ 45+ 45斜角斜角- 45- 45斜角斜角无线电波振动的平面称为它的极化面天线辐射参数天线辐射参数极化极化天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念即一个单元中有两个天线两个天线中的波是相互独立的V/H (V/H (垂直垂直/ /水平水平) )斜角斜角 (+/- 45 (+/- 45) )天线辐射参数天线辐射参数极化极化天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念其中， 为极化匹配因子， 为来波与接收天线的夹角。 天线辐射参数天线辐射参数极化极

8、化天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念接收天线接收天线发射天线发射天线极化匹配因子极化匹配因子极化损耗极化损耗(dB)垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化10垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化水平（或垂直）极化水平（或垂直）极化0无穷大无穷大垂直极化垂直极化45度极化度极化1/23dB2cos天线辐射参数天线辐射参数交叉极化比交叉极化比天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念应用应用环境环境极化分集极化分集增益增益( (dB)dB)空间分集空间分集增益增益( (dB)dB

9、)密集建筑区(室内)3.75.0密集建筑区(室外)4.73.3一般城镇(室内)4.03.7一般城镇(室外)5.74.7农村2.75.3天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念减小的天线辐射功率减小的天线辐射功率VSWR 回波损耗回波损耗(dB)反射功率反射功率(dB)3.0 6.0 25%1.252.0 9.5 11%0.51.8 11.0 8.0%0.361.5 14.0 4.0%0.171.4 15.5 2.8%0.121.3 17.5 1.7%0.071.2 21.0 0.8%0.03天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/87/8“）馈线卡馈线卡

10、接地装置接地装置接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVCPVC绝缘胶带绝缘胶带天线调节支架天线调节支架抱杆抱杆室外馈线室外馈线室内超柔馈线室内超柔馈线馈线过线窗馈线过线窗基站主设备基站主设备天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念一体化结构螺纹拧固N型公头跳线天线天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念无源交调（PIM）：当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信号除频率 f1 和 f2 外，还包括有其他频率，如 2f1-f2 和 2f2-f1 (3阶) 等。 天线互调是指当两个或多个发射频率信号经过天线时，由于天线的非线性而引起的与原信号频率及倍频有和差关系、

11、并落在接收频带内的射频信号。这些信号电平足够大时，就会造成系统性能下降。天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念移动通信系统移动通信系统下行频段（下行频段（MHz）上行频段上行频段 （MHz）可能产生的三阶交调可能产生的三阶交调频段（频段（MHz）可能产生的五阶交调可能产生的五阶交调频段（频段（MHz）结论结论电信电信CDMA800870880825835860890850900三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围的接收范围移动移动GSM900935954890909916973897992三阶不落入到三阶不落入到Rx的接收的接收范围，范围，五阶落入到五阶落入到Rx的的接收范

12、围接收范围移动移动EGSM900930-935885-890925940920945三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围的接收范围联通联通GSM900954960909915948966942972三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围的接收范围移动移动GSM180018051825171017301785184517651865三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围的接收范围联通联通GSM180018401850174517551830186018201870三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围的接收范围联通联通WCDMA21302145194019552115216021002175三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围的接收范围电信电信CDMA200021102125192019352095214020802155三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围的接收范围天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念