天线基础及应用

1、天线技术交流天线技术交流京信通信系统（中国）有限公司京信通信系统（中国）有限公司王强：王强：186352625691863526256920142014年年4 4月月一一 天线基本原理天线基本原理二二 天线产品介绍天线产品介绍三三 天线性能测试天线性能测试四四 天线应用案例分析天线应用案例分析强化天线的性能和品质起着四强化天线的性能和品质起着四两拨千斤的作用。两拨千斤的作用。天线天线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

2、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一、天线基本知识一、天线基本知识-天馈系统天馈系统一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射原理辐射原理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。一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射原理辐射原理根据根据C（光速）（光速）=f（频率）（频率）（波长）（波长） 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

3、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一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射原理辐射原理 水平面波束宽度 = 360 垂直面波束宽度= 78 水平面水平面H H面面垂直面垂直面E E面面立体图立体图方向图象一个“汽车轮胎”半波振子半波振子一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射原理辐射原理半波振子半波振子一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数 - - 10dB 波瓣宽度120 (eg)峰值峰值 - 10dB峰值 - 10dB60 (eg)峰值峰值 - 3dB峰值 - 3dB3dB 波瓣宽度一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数65波

4、束波束32波束波束一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数垂直面波束宽度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度度一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数 - - 一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数后向功率前向功率前后比(dB) = 10 log ，典型值约为25dB目的是尽可能减少后向辐射功率前向功率后向功率一、天线基本知

5、识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数前后比较差前后比较差前后比较好前后比较好一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数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一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数 - - 一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数一、天线基本知识一、天

6、线基本知识-辐射参数辐射参数三维三维辐射辐射方向方向图变图变化化垂直垂直面方面方向图向图变化变化一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数天线增益的几个要点天线增益的几个要点天线是无源器件，天线是无源器件，不能产生能量不能产生能量。天线。天线增益增益只是将能量只是将能量有效有效集中向某集中向某特定方向特定方向辐射或接受电磁波的能力。辐射或接受电磁波的能力。天线的增益由振子叠加而产生。天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。增益越高，天线长度越长。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣波瓣越窄。越窄。)(log103310dBVdBH

7、CDG - - 一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数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一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数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) )一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数 - - 一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数一、天线基本知识一、天线基本知识-辐射参数辐射参数一、天线基本知识一、天线基本知识-电路参数电路参数 - - 减小的天线

8、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%0.03一、天线基本知识一、天线基本知识-电路参数电路参数一体化结构螺纹拧固N型公头跳线天线一、天线基本知识一、天线基本知识-电路参数电路参数 - - 一、天线基本知识一、天线基本知识-电路参数电路参数10001000mW (mW (即即 1 1W)W)1 1mWmW该例子中，隔离度为：该例子中

9、，隔离度为：10log(1000mW/1mW) = 30dB10log(1000mW/1mW) = 30dB一、天线基本知识一、天线基本知识-电路参数电路参数 - - 一、天线基本知识一、天线基本知识-电路参数电路参数指当指当两个或多个发射频率信号两个或多个发射频率信号经过天线时，由于天线的非线性经过天线时，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、并而引起的与原信号频率及倍频有和差关系、并落在接收频带内落在接收频带内的射频信的射频信号。这些信号电平足够大时，就会造成系统性能下降。号。这些信号电平足够大时，就会造成系统性能下降。一、天线基本知识一、天线基本知识-电路参数电路参数移动

10、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

11、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

12、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一、天线基本知识一、天线基本知识-电路参数电路参数一一 天线基本原理天线基本原理二二 天线产品介绍天线产品介绍三三 天线性能测试天线性能测试四四 天线应用案例分析天线应用案例分析三频共用天线 全向天线 定向板状天线 基站天线产品系列双频共用天线 常规2G、3G、4G天线产品系列电调天线 2G、3G、4G共用天线产品系列肩并肩天线 多频共用肩并肩天线 二、天线产品介绍二、天线产品介绍-天线种类介绍天线种类介绍角反射天线全向吸顶天线 定向

13、壁挂天线室分及直放站天线产品系列八木天线室分天线产品系列对数周期天线直放站天线产品系列抛物面天线小板状天线二、天线产品介绍二、天线产品介绍-天线种类介绍天线种类介绍室分类一体化美化天线普通美化外罩美化天线产品系列小区类基站美化天线产品系列Low-K Cover系列系列小区及室分美化天线产品系列设备及馈线美化街道站系列二、天线产品介绍二、天线产品介绍-天线种类介绍天线种类介绍当相邻单元的相位依次相差当相邻单元的相位依次相差时，最大波束形成于时，最大波束形成于0 0空间方向空间方向。电调天线电调天线二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线移相器移相器移相器移相器传动部分传动部分传动部传动

14、部分分二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线电调天线波束下倾动画演示：电调天线波束下倾动画演示：无下倾角无下倾角电调下倾角电调下倾角机械下倾角机械下倾角u 有效克服机械调下倾角的缺点有效克服机械调下倾角的缺点二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线电调程控电调程控轻松便捷轻松便捷电调天线电调天线人工上塔人工上塔费时费力费时费力常规天线常规天线二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线外置电调天线外置电调天线内馈电器电调天线内馈电器电调天线二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线l外置电调控制系统配件外置电调控制系统配件RCU（室外控制单元）（室外控制单元

15、）多芯电缆（电调控制线）多芯电缆（电调控制线）电调控制器电调控制器二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线电调电调控制控制口口电调倾角指示刻度电调倾角指示刻度l调节方式一：手动调节调节方式一：手动调节二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线l调节方式二：调节方式二：电调手持机塔下调节（并联方式）电调手持机塔下调节（并联方式） RCURCU电电 调调天天 线线多芯多芯电缆电缆基基 站站电电 调调天天 线线电电 调调天天 线线RF电缆电缆手持调测机手持调测机RCURCURCURCU二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线l调节方式二：调节方式二：电调手持机塔下调节（串

16、联方式）电调手持机塔下调节（串联方式） RCURCU电电 调调天天 线线多芯电缆多芯电缆基基 站站电电 调调天天 线线电电 调调天天 线线R F电电缆缆RCURCURCURCU手持调测机手持调测机二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线内置馈电器天线内置馈电器天线外置外置RCU天线天线天线部天线部分机房内控机房内控制线部分制线部分控制线较短，控制线较短，布放方便布放方便二、天线产品介绍二、天线产品介绍-电调天线电调天线 多个系统共用一副天线发射和接收，有效解决站点选址难、天多个系统共用一副天线发射和接收，有效解决站点选址难、天面资源紧张、系统扩容难等问题。面资源紧张、系统扩容难等问题

17、。 各系统均可实现下倾角独立可调，便于进行网络优化。各系统均可实现下倾角独立可调，便于进行网络优化。二、天线产品介绍二、天线产品介绍-多频天线多频天线3G电调调测端口电调调测端口(1) (1) 高频阵子嵌套于高频阵子嵌套于低频阵子内部，天线低频阵子内部，天线尺寸与尺寸与900M900M尺寸相尺寸相当。当。(2) (2) 各系统倾角可进各系统倾角可进行独立调行独立调 。2G电调调测端口电调调测端口二、天线产品介绍二、天线产品介绍-多频天线多频天线GSM900+GSM1800GSM900+GSM1800GSM1800+3GGSM1800+3GGSM900+GSM1800+GSM900+GSM180

18、0+3G3GGSM900+GSM1800GSM900+GSM1800+3G+3G1=21=21=31=4二、天线产品介绍二、天线产品介绍-多频天线多频天线共站址共天线共馈线共站址共天线二、天线产品介绍二、天线产品介绍-多频天线多频天线一一 天线基本原理天线基本原理二二 天线产品介绍天线产品介绍三三 天线性能测试天线性能测试四四 天线应用案例分析天线应用案例分析三、天线性能测试三、天线性能测试l 测试条件测试条件仪表：大功率信号源，高灵敏度接收机仪表：大功率信号源，高灵敏度接收机（实际接收动态范围大于（实际接收动态范围大于50dB50dB），三维），三维自动转台，智能化测试软件；自动转台，智能化

19、测试软件；场地：微波暗室场地：微波暗室/ /开阔空间（消除电磁环开阔空间（消除电磁环境和多径反射环境影响）境和多径反射环境影响） l 注意事项注意事项极化匹配极化匹配/ /正交；正交；收发等高；收发等高；转台旋转轴与待测切面正交。转台旋转轴与待测切面正交。l 测试条件测试条件 仪表：矢量网络分析仪及校准配件仪表：矢量网络分析仪及校准配件 场地：微波暗室或开阔空间场地：微波暗室或开阔空间三、天线性能测试三、天线性能测试l 测试条件测试条件 SummitekSummitek无源交调测试仪无源交调测试仪 标准负载校准件标准负载校准件 低耗、低交调测试电缆低耗、低交调测试电缆l 测试场地：微波暗室或开

20、阔空间测试场地：微波暗室或开阔空间 三、天线性能测试三、天线性能测试三、天线性能测试三、天线性能测试 建议建议在网天线指标的进一步检测在网天线指标的进一步检测 天线的参数指标的检测在塔上是无法直接检测，需要在专业的实验室进行，天线的参数指标的检测在塔上是无法直接检测，需要在专业的实验室进行， 以得到准确数据。以得到准确数据。 1 1、按照在网天线的使用时间（如、按照在网天线的使用时间（如3 3、5 5、8 8年等）分别进行选择年等）分别进行选择, ,各抽取大约各抽取大约 36 36副进行检测。副进行检测。 2 2、指定专业的第三方天线检测机构，对抽取到的不同批次（年限）天线分、指定专业的第三方

21、天线检测机构，对抽取到的不同批次（年限）天线分 别进行检测别进行检测( (主要是电气性能及可靠性试验，考察天线的老化情况主要是电气性能及可靠性试验，考察天线的老化情况) )。 3 3、测试结果判定：根据测试结果，评判天线是否需要更换。、测试结果判定：根据测试结果，评判天线是否需要更换。三、天线性能测试三、天线性能测试一一 天线基本原理天线基本原理二二 天线产品介绍天线产品介绍三三 天线性能测试天线性能测试四四 天线应用案例分析天线应用案例分析四、天线应用案例分析四、天线应用案例分析天馈线进水问题天馈线进水问题天线安装问题天线安装问题四、天线应用案例分析四、天线应用案例分析钢柱天线钢柱天线天线在

22、该玻璃钢罩内某非天线专业厂家建设的美化天线外罩，对天线的辐射性能造成较大的负面影响。外外罩罩钢钢柱柱天天线线指指向向天天线线指指向向天天线线指指向向l覆盖问题覆盖问题1:1:避免遮挡避免遮挡四、天线应用案例分析四、天线应用案例分析通 过 锁 住 3 小 区 的900MHz频点测试，发现在3小区的后面约300米信号强度为70dBm左右四、天线应用案例分析四、天线应用案例分析调整前调整前调整后调整后解决方法：外罩外罩钢柱钢柱天线指向天线指向天线指向天线指向天线指向天线指向外罩外罩钢柱钢柱天线指向天线指向天线指向天线指向天线指向天线指向四、天线应用案例分析四、天线应用案例分析调整前调整前调整后调整后

23、四、天线应用案例分析四、天线应用案例分析某市联通反映天线出现旁瓣过大的问题，对站点的相邻小区造成严重的导某市联通反映天线出现旁瓣过大的问题，对站点的相邻小区造成严重的导频污染。频污染。测试其侧向信号电平过大，如覆盖图所示，在测试其侧向信号电平过大，如覆盖图所示，在-70-80dBm-70-80dBm之间，并且分布之间，并且分布于整个侧向路段，延伸约于整个侧向路段，延伸约10001000米，造成非常严重的导频污染。米，造成非常严重的导频污染。天线型号最大电下倾角实际电下倾角最大机械下倾实际机械下倾65度18dBi8度2度8度6度现场天线类型及下倾角信息如下：现场天线类型及下倾角信息如下：覆盖问题

24、覆盖问题2 2：机械倾角过大：机械倾角过大四、天线应用案例分析四、天线应用案例分析天线的机械下倾设置过大，天线的机械下倾设置过大，6度（总机械下倾度（总机械下倾8度），将使天线的方向图产度），将使天线的方向图产生较严重的畸变。我们针对此站点进行了几种下倾组合的路测。同时更换生较严重的畸变。我们针对此站点进行了几种下倾组合的路测。同时更换了一幅新的天线进行组合对比测试，结果如下：了一幅新的天线进行组合对比测试，结果如下：机械下倾机械下倾6度度+2度电下倾度电下倾机械下倾机械下倾2度度+6度电下倾度电下倾侧向信号非常强，在侧向信号非常强，在-70-80dBm之间，越区严重之间，越区严重正向信号收缩明显，正向信号收缩明显，覆盖范围控制强覆盖范围控制强越区控制较好，部分越区路越区控制较好，部分越区路段信号在段信号在-80-90dBm间间正向信号收缩较不明显正向信号收缩较不明显四、天线应用案例分析四、天线应用案例分析1、电调倾角对于覆盖侧向信号控制