课程03-天线相关知识

1、天线相关知识天线相关知识Good Good Study Day Day UP!初识天线初识天线Page1初识天线初识天线Page2初识天线初识天线Page3初识天线初识天线Page4初识天线初识天线Page5初识天线初识天线Page6 天线基本原理天线的分类天线相关参数天线选型原则主要内容主要内容天线定义天线定义u什么是天线？n把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间.n收集无线电波并产生电信号B Bl la ah h b la hbl ahblah基站天馈系统示意图防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/8“）馈线卡馈线卡走线架走线架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

2、缘密封胶带，PVC绝缘胶带绝缘胶带天线调节支架天线调节支架板状天线板状天线抱杆（抱杆（ 50114mm）室外跳线室外跳线室内超柔跳线室内超柔跳线馈线过线窗馈线过线窗基站基站在整个基站系统造价中，天线虽然占了很少的份额，但是却起着非常重要的作用，基站的辐射能量都要从天线发射出去而终端的信号也要通过天线进行接收。天线的位置天线的位置天线工作原理天线工作原理u导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关；u当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加， 因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。天线工作原理天线工作原理天线工作原理

3、天线工作原理单 元 振 子馈 电 网 络馈 电 网 络天 线 接 头天 线 接 头单 元 振 子馈 电 网 络定 向 天 线全 向 天 线天线工作带宽天线工作带宽u无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的。通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小，据此可定义天线的频率带宽。u天线工作带宽有几种不同的定义：n一种是指天线增益下降3dB时的频带宽度;n一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度; u在移动通信系统中天线工作带宽是按后一种定义的。具体的说，就是当天线的输入驻波比1.5时，天线的工作带宽。天线极化方式天线极化方式u在天线的各

4、项参数里有一个很重要的参数就是极化方式。u天线的极化就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。垂直极化水平极化+ 45度倾斜的极化- 45度倾斜的极化双极化天线双极化天线u双极化天线是由极化彼此正交的两根天线封装在同一天线罩中组成的，采用双线极化天线,可以大大减少天线数目，简化天线工程安装，降低成本，减少了天线占地空间。在双极化天线中，通常使用+45和-45正交双线极化。V/H (垂直垂直/水平水平)倾斜倾斜 (+/- 45) 天线基本原理天线的分类天线相关参数天线选型原则主要内容主要内容按辐射方

5、向划分按辐射方向划分定向天线全向天线按外形划分按外形划分板状天线帽形天线鞭状天线面状天线按极化方式划分按极化方式划分垂直极化全向天线垂直极化定向天线双极化天线单极化天线和双极化天线单极化天线和双极化天线u单极化天线多采用垂直线极化u双极化天线多采用45双线极化双极化天线单极化天线单极化天线双极化天线有两个端口单极化天线仅一个端口单极化天线和双极化天线外观识别单极化天线和双极化天线外观识别 天线基本原理天线的分类天线相关参数天线选型原则主要内容主要内容天线方向图天线方向图u 天线辐射的电磁场在固定距离上随角坐标分布的图形，称为方向图。用辐射场强表示的称为场强方向图，用功率密度表示的称之功率方向图

6、，用相位表示的称为相位方向图。u 天线的方向性表征了天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表征天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。u 在移动通信工程中，通常用功率方向图来表示，分为水平方向图和垂直方向图。定向天线方向图全向天线方向图u 所谓的全向天线是指一种在水平方向图上表现为360都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在移动通信系统中一般应用与郊县大区制的站型或者小功率应用的小灵通天线领域，覆盖范围涵盖周围不同距离的360 范围。全向天线典型方向图水平面方向图垂直面方向图全向天线方向图全向

7、天线方向图u 定向天线，在在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在移动通信系统中一般应用于城区小区制的站型，覆盖范围小，用户密度大，频率利用率高。定向天线方向图定向天线方向图定向天线典型方向图水平面方向图垂直面方向图波束宽度波束宽度u 在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称 为副瓣。在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。

8、653dB 水平波束宽度 Peak - 3dB13Peak - 3dB3dB 垂直波束宽度 天线增益的定义：天线增益是指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。u 一般把天线的最大辐射方向上的场强E与理想多向同性天线（理想点源）均匀辐射场强E相比，以功率密度增强的倍数定义为增益。增益越高，天线波束的范围就越小。u 天线增益单位：dBi或者dBd切记：天线本身不增加所辐射信号的能量，它只是通过天线振子的组合并改变其馈电方式把能量集中到某一个方向。天线增益天线增益天线倾角天线倾角机械下倾电下倾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

9、中路径长度不相等路径长度不相等电下倾情况下的波束覆盖电下倾情况下的波束覆盖无下倾无下倾电下倾电下倾天线倾角天线倾角机械下倾情况下的波束覆盖机械下倾情况下的波束覆盖无下倾无下倾机械下倾机械下倾天线倾角天线倾角下倾方法的比较下倾方法的比较10电下倾电下倾10机械下倾机械下倾6 电下倾电下倾+ 4 机械下倾机械下倾天线倾角天线倾角天线波束下倾演示天线波束下倾演示前后比前后比u 方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。u 表明了天线对后瓣抑制的好坏。选用前后比低的天线，天线的后瓣有可能产生越区覆盖，导致切换关系混乱，产生掉话。一般在2530dB之间，应优先选用前后比为30的天线。后向功率前向功率u 驻

10、波比（VSWR）：Voltage Standing Wave Ratiu 天线驻波比是表示天馈线与基站匹配程度的指标。它的产生是由于入射波能量传输到天线输入端后未被全部辐射出去，产生反射波，迭加而成的。 假设基站发射功率是10W，反射回0.5W， 由此可算出回波损耗：RL10lg(10/0.5)=13dB， 计算反射系数：RL=-20lg ,0.2238 VSWR=(1+)/(1- )1.57u 一般要求天线的驻波比小于1.5，驻波比是越小越好，但工程上没有必要追求过小的驻波比。驻波比驻波比其它电气指标其它电气指标天线电气指标示例天线电气指标示例某定向天线参数电气性能指标 Electrical

11、 Specifications频带 Frequency Range(MHz) 820975增益 Gain(dBi) 17驻波比 V.S.W.R 1.4极化 Polarization 45端口隔离 Isolation Between Two Ports(dB) 30交叉极化鉴别率 Cross-Polar Discrimination(dB) 15水平波束宽度 Horizontal-3dB Beamwidth() 90垂直波束宽度 Vertical-3dB Beamwidth() 7预置电下倾角 Electrical Downtilt() 0前后比 Front-to-Back Ratio(dB)

12、25三阶无源交调 IMD3(dBc) -107输入阻抗 Impedance() 50接头型式 Connector Type 7/16DIN(F)雷电保护 Lightning Protection 直流接地 Direct Ground最大功率 Maximum Input Power(W) 500 天线机械指标天线机械指标u 天线输入接口u 天线尺寸u 天线重量u 风载荷u 工作温度u 湿度要求u 雷电防护u 三防能力 天线基本原理天线的分类天线相关参数天线选型原则主要内容主要内容天线选型原则城区天线选型原则城区环境特点：u 站址分布较密，要求单基站覆盖范围小，尽量减少越区覆盖的现象，减少干扰，提

13、高网络质量和容量。天线选取原则：u 工作频率：900MHz /1800MHzu 极化方式：45 双极化 u 水平波束宽度65，垂直波瓣宽度为7-10的天线u 增益：15 -18dBiu 下倾方式： 预置 6电下倾、或0 10 可调电下倾； 0 15可调机械下倾 u 前后比： 25dB天线选型原则郊区天线选型原则郊区环境特点：u 郊区的环境介于城区环境与农村环境之间，有的地方可能更接近城区，基站数量不少，这时覆盖与干扰控制在天线选型时都要考虑。而有的地方可能更接近农村地方，覆盖成为重要因素。因此在天线选型方面可以视实际情况参考城区及农村的天线选型原则。天线选取原则：u 工作频率：900MHz /1800MHzu 极化方式：45 双极化 u 水平波束宽度65或者90 ，垂直波瓣宽度为5-7的天线u 增益：15 -18dBiu 下倾方式：一般不采用预置电下倾的天线，即使采用预置电下倾，一般下倾角也比较小。天线选型原则农村天线选型原则农村应用环境特点：u 基站分布稀疏，话务量较小，覆盖要求广。有的地方会采用孤站覆盖，覆盖是最受关注的