天线原理和应用

1、天线原理和应用天线原理和应用C网基站室徐 健2004年9月23日天线原理w 天线定义：辐射或接收无线电波的装置。w 衡量天线性能的因素：n天线是无线通信系统最基本部件，决定了通信系统的特性。不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。 同轴线变化为天线倾斜振子 倾斜振子倾斜振子 良好辐射特性良好辐射特性 良好的带宽良好的带宽(20%) 通用元件适用于各类通用元件适用于各类阵天线阵天线 倾斜振子具备良好的倾斜振子具备良好的交叉极化性能交叉极化性能贴片式振子贴片式振子贴片式振子用于低标准要求区域用于低标准要求区域是重要的是重要的容易被仿造容易被仿造窄带窄带 (10%)极化纯度较差且与振极化纯度

2、较差且与振子相比辐射区不够合子相比辐射区不够合理理方向性w 方向性：通常要求天线不是向所有方向均匀地辐射，而是要求增强某一（或某些）方向的辐射并抑制其他方向的辐射（接收状态反之）。增益w 增益通常指最大辐射方向的功率增益值。w 天线增益一般常用dBd和dBi两种单位。dBi用于表示天线在最大辐射方向场强相对于全向辐射器（如图一中）的参考值；而相对于半波振子（如图一左）的天线增益用dBd表示。两者有一个固定的dB差值（如图一右），即0dBd等于2.15dBi。w 东莞现在一般天线的增益单位都是用dBi，从12-21dBi都有使用。波瓣宽度w 波瓣宽度是指天线的辐射图中低于峰值3dB处所成夹角的宽

3、度，所以也可以称为3dB波瓣宽度。通常6dB波瓣宽度约为3dB的1.5倍。1、水平波瓣宽度w 全向天线的水平波瓣宽度是360；w 定向天线一般有30、45、65、90w 抛物面天线一般有11、14、16w 以上天线在东莞都有使用波瓣宽度22、垂直波瓣宽度w 一般来说，在采用同类的天线设计技术条件下，增益相同的天线中，水平波瓣越宽，垂直波瓣越窄。 w 在天线选型时，为了保证对服务区的良好覆盖，减少死区，在同等增益条件下，所选天线垂直波瓣3dB宽度应尽量宽些。工作频段w GSM900天线：870960MHzw CDMA800天线：824896MHzw 双频天线：824960MHzw DCS1800

4、天线：w CDMA1900天线：18501990MHzw 其余还有全频段天线，包含了从CDMA800频段到3G频段，目前东莞还没有使用。w 全频段天线好处是使用天线数量少，缺点是工作频段越宽，天线驻波比越大。极化方式w 天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度方向 。w 共有6中极化方式：垂直、水平、45、45、水平/垂直、 45。目前中国一般使用以下两种：w 垂直极化：通常我们称为单极化；w 45极化：通常我们称为双极化。下倾方式w 天线下倾有多种方式：机械下倾、固定电调下倾、可调电调下倾、遥控可调电调下倾。下倾方式2w 一般机械下倾在46以上、电调下倾在810以上开始，天线方向图会产生畸变。

5、w 所以实际下倾超过10时，最好使用机械下倾电调下倾相结合的方式，保证天线波行。w 另外，机械下倾时，后瓣会上翘；而电调下倾时，后瓣也会同时下倾。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 机械下倾机械下倾确定下倾角w 天线高度天线高度: 20米米,40米和米和60米米 电子下调改善了载电子下调改善了载/干比干比 机械下调导致载机械下调导致载/干比恶化干比恶化 机械下调的最佳角度约机械下调的最佳角度约5度度 电子下调适用于宏蜂窝电子下调适用于宏蜂窝,其其 最佳角度约最佳角度约10度度 实际实际上上电调的曲线斜率并电调的曲线斜率并非非 如此高如此高 电调天线在不同倾

6、角时机械角和电调角的搭配电调天线在不同倾角时机械角和电调角的搭配电调天线在不同倾角时机械角和电调角的搭配总倾角 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18机械468电调81012以下数值是咨询过几个天线厂家，结合实际情况给出的建议值，仅供参考。前后比l方向图中，前后向最大接收电平之比称为前后比。它反映天线的能量转化效率，前后比的大小决定天线的定向辐射/接收性能的好坏。前向功率前向功率以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 log 典型值为典型值为 25dB 左右左右目的是有一个尽可能小的反射能量目的是有一个尽可能小的反射能量(前向功率前向功率)

7、(反向功率反向功率)后向功率后向功率旁瓣抑制与零点填充w 普通天线在近基站处会产生覆盖死角（盲区），上翘的第一副瓣会对远处的高楼产生越区覆盖w 旁瓣抑制一般能够使第一副瓣减弱3dB左右，减少对远处高楼的影响；零点填充会加强近基站处的覆盖，所以一般天线挂高较高，都会采用具有此类功能的天线。缺点是主瓣方向的增益一般会损失1dB左右。w 实际应用中，天线挂高不是很高，由于有各种反射等无线因素，死角基本不会造成太大的影响。零点填充方向图-150-120-90-60-3003060901201501800-10-20-30# Model: CPX308D-D# Freq: 840 MHz-150-120

8、-90-60-3003060901201501800-10-20-30Elevation PatternFreq = 0.900 GHz8-Element No Nullfillw 从天线方向图可以看出，第一上旁瓣也有一定的增益，将会对远处的高楼造成越区覆盖。阻抗和驻波比（） w 天线驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标。w 天线系统的输入阻抗直接影响天线发射效率。w 当驻波比（）：时没有反射波，电压反射比为。w 当大于时，反射功率也随之增加。发射天线给出的驻波比值是最大允许值。w 例如：为：时意味着，反射功率消耗总发射功率的，信号损失。为：时，损失功率，信号降低。w 驻波比增加会

9、增大馈线的损耗。在VSWR=1（全匹配）情况下测的 ，7/8电缆损耗4dB/100m。驻波比海天天线简介w 命名型号：HTDBS086515(6)w HT海天w D定向w B、P型式（B表示板状，P表示抛物面）w S双极化w 08频率（09表示GSM900，18表示DCS1800，08/09表示CDMA800和GSM900双频）w 65水平波瓣宽度w 15增益w （6）电下倾角度（6固定不可调）海天天线2w 东莞常用海天天线型号和参数wHTDBS086515(3)：双极化板状天线，水平65、垂直14、增益15dBi，长1.3m，内置3固定电下倾，CDMA800天线wHTDBS086515(6)

10、：内置6固定电下倾wHTDBS086517(3)：增益16.8dBi、垂直8，长1.9m，内置3固定电下倾w HTDBS096517(3)：GSM900天线wHTPS08/0918/1.2：抛物面天线，水平14、垂直16， CDMA900和GSM800双频、增益18dBi，直径1.2mwHTPS08/0920/1.5：水平12、垂直14，增益20dBi、直径1.5mwHTPS08/0921/1.8：水平11、垂直13，增益21dBi，直径1.8mwHTPS1822/1.2：水平9、垂直11，增益22dBi，DCS1800天线，直径1.2m海天天线3w 东莞高层覆盖使用天线：w 抛物面：水平15、垂直17；水平11、垂直13；w 水平30系列：垂直71428；w 水平45系列：垂直71428；w 水平65系列：垂直1428；w 水平90系列：垂直28w 频段有800、900、1800、800900全频段4种。桑瑞天线w 目前东莞使用的桑瑞ARGUS天线都是双频段、双极化、水平65、010可连续电调、带上旁瓣抑制和零点填充。w CPX304DCI（D手动电调；DR遥控电调）：增益14dBi、垂直17、长1.1m；w CPX306DCI：增益15.5dBi、垂直13、