基站天线-高等电磁场

1、基站天线设计罗伟序言 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接收空间某特定方向来的电或能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置。磁波的装置。 能量转换能量转换导行波和自由空间波的转换；导行波和自由空间波的转换； 定向辐射（接收）定向辐射（接收）具有一定的方向性具有一定的方向性。基站天线简介基站天线分类 以频段分类：高频、低频、毫米波 以工艺分类：压铸、钣金、PCB 以原理分类：对称振子、微带天线 以功能分类：传统三扇区、劈裂、智能天线基站天线关键指标基站天线设计开发流程需求分析需求分析任务分解，原理验证任务分解，原理验证数字化样机数字化样机样机

2、加工验证样机加工验证小批量生产小批量生产投产投产网络性能验证网络性能验证天线单元的辐射原理 辐射单元在工作频点是谐振的。例如：双偶极子天线的长度是1/2波长。在在 820 MHz 1/2 波长波长 为为 180mm, 在在890 MHz 为为 170mm 175mm对对 850MHz 将是最佳的将是最佳的该天线的频带宽度该天线的频带宽度 = 890 - 820 = 70MHz在在 850MHz 1/2 波长振子波长振子最佳最佳在在 890MHz天线振子天线振子在在820MHz巴伦馈电 利用四分之一波长短路传输线终端为高频开路的性质实现天线平衡输入端口与同轴馈线不平衡输出端口之间的平衡-不平衡变

3、换。 对称振子方向图特征顶视顶视侧视侧视 一个单一的对称振子具有一个单一的对称振子具有“面包圈面包圈” 形的方向图形的方向图定向辐射的原理 在我们的在我们的“扇形覆盖天线扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。这里这里, “扇形覆盖天线扇形覆盖天线” 与单个对称振子相比的增益为与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW) = 9dBd “扇形覆盖天线扇形覆盖天线 ”将在接收机中有将在接收机中有8mW功率功率 “全向阵全向阵” 例如在接收机中为例如在接收机中为4mW功率功率 (顶视)天线天线 反射面放在阵列的一边构成

4、扇形覆盖天线反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线阵列天线方向图和辐射参数上旁瓣抑制上旁瓣抑制下旁瓣抑制下旁瓣抑制基站天线的频带宽度 天线的频带宽度有两种不同的定义天线的频带宽度有两种不同的定义- 一种是指：在驻波比一种是指：在驻波比SWR 1.5 条件下，天线的工作条件下，天线的工作频带宽度；频带宽度； 一种是指：天线增益下降一种是指：天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽度。分贝范围内的频带宽度。 在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不超过不超过 1.5 时，天线

5、的工作频率范围。时，天线的工作频率范围。 一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上, 天天线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可以接受的。以接受的。双极化基站天线 两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天线两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天线有两个接头。有两个接头。 双极化天线辐射（或接收）两个双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的极化在空间相互正交（垂直）的波。波。 极化端口隔离度要求极化端口隔离度要求30dB基站天线结构要素基站天线单元基

6、站天线内部基站天线内部基站天线电下倾技术无下倾时无下倾时在馈电网络中在馈电网络中路径长度相等路径长度相等有下倾时有下倾时在馈电网络中在馈电网络中路径长度不相等路径长度不相等电下倾对小区覆盖的影响思考题：如何控制相位实现电下倾？智能基站天线通过阵列波束赋形，实现波束扫描，从而根据通信环境和用户位置，同时或不同时为用户提供移动通信服务。智能天线RRUBBU劈裂天线由于传统三扇区存在通信容量受限的情况，采用劈裂扇区，可以增加小区数目，在一定条件下提高通信容量。劈裂天线RRU巴特勒矩阵基站天线研究热点：1. 小型化技术天面资源紧缺，急需天线尺寸变小。主要研究方法包括：1. 天线内部空间复用：共轴结构和

7、插花结构天线内部空间复用：共轴结构和插花结构2. 天线阵元复用：多频天线单元天线阵元复用：多频天线单元3. 采用空气腔微带天线：低剖面技术采用空气腔微带天线：低剖面技术4. AMC反射板：借助人工电磁材料反射板：借助人工电磁材料AMC反射反射板技术板技术基站天线研究热点：2. 毫米波通信 未来通信系统中，毫米波频段是重要资源，需要开发此频段射频器件，包括基站天线。 主要研究内容：1. 贴片天线2. 缝隙天线3. 稀疏阵列技术4. 共面波导馈电技术5. SIW馈电技术基站天线研究热点：3. 与SDN结合 当前基站天线为固定架设的通信设备，其维护和工参更改都需要人力完成，成本高，效率低。同时，基站天线是SDN的重要节点，其智能化程度，直接影响SDN效率。 主要研究方法：1.天线内置定位系统2.天线内置摄像系统3.天线电子波束扫描或机械扫描技术基站天线研究热点：4. 有源天线 将基站天线与RRU结合，减小天面资源压力。 主要研究内容：1. 无源模块与有源模块的小型化2. 电磁兼容问题基站天线网络性能 基站天线网络性能仿真方法1. 系统仿真2. 链路仿真 基站天线网络性能测试方法1.架设，勘站2.路测：人力，车