室内分布系统及无源器件年北分培训

1、室内分布系统 及无源器件(qjin)简介 2010年北分培训(pixn)共九十二页室内分布(fnb)系统及无源器件简介室内分布系统简介室内分布系统设计(shj)原则室内分布系统中常用的无源器件共九十二页室内(sh ni)分布系统简介共九十二页室内分布(fnb)系统简介 室内覆盖系统近几年在全国(qun u)各地的移动通信运营商中得到了广泛应用。 什么是室内分布系统共九十二页室内分布(fnb)系统简介室内盲区大型建筑、停车场、办公楼、宾馆和公寓等。话务量高的大型室内场所 车站、机场、商场、体育馆、购物中心等，增加微蜂窝建立分层结构。发生频繁切换(qi hun)的室内场所高层建筑的顶部，收到多个基

2、站的功率近似的信号。 共九十二页室内(sh ni)分布系统简介 覆盖方面 由于建筑物自身的屏蔽和吸收(xshu)作用，造成了无线电波较大的传输衰耗，形成了移动信号的弱场强区甚至盲区; 容量方面 建筑物诸如大型购物商场、会议中心，由于移动电话使用密度过大，局部网络容量不能满足用户需求，无线信道发生拥塞现象; 质量方面 建筑物高层空间极易存在无线频率干扰，服务小区信号不稳定，出现乒乓切换效应，话音质量难以保证，并出现掉话现象。共九十二页室内分布(fnb)系统简介网络(wnglu)组成共九十二页室内分布(fnb)系统简介信源信 号 分 布共九十二页室内分布(fnb)系统简介共九十二页室内分布系统(x

3、tng)简介信源特点(tdin)信源：微蜂窝或基站特点：可增加容量可利用信源功率可获得纯净的信号，不易干扰信源：直放站放大宏蜂窝信号特点：不占用传输路由对于小型室内覆盖可快速完成综合成本低可转移用户共九十二页室内(sh ni)分布系统简介共九十二页室内(sh ni)分布系统简介共九十二页室内分布系统(xtng)设计原则共九十二页室内(sh ni)分布系统设计原则室内分布系统的设计流程通常分以下几步：收集、整理建筑平面图。现场勘查(kn ch)，并收集机房位置、竖井位置等信息。确认覆盖要求。各运营商有不同的设计原则，且不同楼宇有不同的覆盖要求。确定天线点位置及发射功率。根据确定位置及功率绘制系统

4、图，出设计草案。根据设计草案对现场情况进行模拟测试。根据模测情况修改设计草案。整理最终方案。共九十二页室内分布系统(xtng)设计原则收集、整理建筑平面图。所需平面图要包括以下信息： 各建筑单位尺寸、形状。 各区域(qy)的用途，如办公区、库房等。 平层内各线槽或可布线路由。 共九十二页室内分布系统(xtng)设计原则现场勘查，并收集机房位置、竖井位置等信息。所需收集以下(yxi)信息： 机房位置。 竖井位置及走线位置。 各布线路由是否可行。 天花板材质。 各中墙体材质及结构。 周边环境 共九十二页室内(sh ni)分布系统设计原则确认(qurn)覆盖要求。各运营商有不同的设计原则，且不同楼宇

5、有不同的覆盖要求。以移动公司07年要求为例：覆盖达标：大部分区域（90）信号强度大于-85dbm，且地下层和电梯内信号电平大于-94dbm，所有区域质差比（通话等级 57）小于10。覆盖基本达标：大部分区域（90）覆盖达标，但地下层或电梯内信号强度小于-94dbm或质差比（通话等级 57）10%；局部区域（1020）信号强度小于-85dbm；覆盖强度达标，质差比（通话等级 57）10%20%。覆盖不达标：大部分区域（20）信号强度小于-85dbm；覆盖强度不达标，质差比（通话等级 57）20%。共九十二页室内分布系统设计(shj)原则确定天线(tinxin)点位置及发射功率。共九十二页室内(s

6、h ni)分布系统设计原则确定天线(tinxin)点位置及发射功率。共九十二页室内分布(fnb)系统设计原则根据确定位置(wi zhi)及功率绘制系统图，出设计草案。共九十二页室内(sh ni)分布系统设计原则根据设计草案对现场情况进行模拟测试。根据模测情况修改(xigi)设计草案。整理最终方案。共九十二页室内分布(fnb)系统中常用的无源器件共九十二页1.功分器2.耦合器3.3dB电桥(din qio)4.滤波器5.天线6.馈线室内分布系统中常用(chn yn)的无源器件共九十二页功分器: 功分器全称 “功率分配(fnpi)器”，属于能量分配(fnpi)器件,可将能量等分成2路、3路或4路输

7、出。功分器由微带线、带状线或同轴线制成，利用多段阻抗变换器原理达到足够的带宽。功分器规格是根据输出端口的数量进行划分的，室内分布系统中常用到的功分器有一分二、一分三、一分四等几种规格，它们每一路输出信号的功率分别等于输入信号功率的1/2、1/3和1/4。另有不等分功分器，一般使用较少。室内分布工程采用的功分器必须具有宽带性能，频段范围为8002500MHz，基本满足现有无线通信信号的覆盖要求。随着数字集群和WIFI信号的逐渐商用，对公分器的频段范围也提出了更宽的要求：7903500MHz。室内分布(fnb)系统中常用的无源器件共九十二页左图中蓝色部分为经过三级阻抗变换的微带线；绿色部分为罗杰斯

8、介质板，具有(jyu)特定的介电常数。各端口输出能量是输入能量的1/2，即-3dB。室内分布系统(xtng)中常用的无源器件微带二功分器: 共九十二页在不同宽度微带线的节点处需要焊接隔离电阻(dinz)，图中没有标明各端口输出能量是输入能量的1/3，即-4.8dB。室内(sh ni)分布系统中常用的无源器件微带三功分器: 共九十二页四功分在实现形式上相当于3个二功分各端口输出(shch)能量是输入能量的1/4，即-6dB 。室内(sh ni)分布系统中常用的无源器件微带四功分器: 共九十二页腔体功分器使用铜制镀银(d yn)圆柱形同轴传输线，具用承受功率大的特点，但由于没有隔离电阻，其端口隔离

9、度几乎为0dB.室内分布系统中常用(chn yn)的无源器件腔体功分器: 共九十二页左图中白色部分为三级阻抗(zkng)变换的同轴传输线，黄色部分为接头的插针。每一节传输线长度为波长的1/4室内分布系统中常用(chn yn)的无源器件腔体功分器: 共九十二页功分器的应用：功分器属于能量分配器件，可将馈线中 传输的信号进行功率等分，对于基站下行信号，功分器为功率分配器，对于基站上行(shngxng)信号，功分器为功率合成器。微带功分器有良好的端口隔离度，但不能承受大功率信号的冲击，故多在小功率覆盖工程、隔离度要求较高的条件下使用。腔体功分器弥补了大功率的需求，而且插入损耗略小于微带功分器，在隔离

10、度要求不高的信号覆盖工程得到广泛应用。室内分布系统中常用(chn yn)的无源器件共九十二页参数指标备注类型二功分器三功分器四功分器插入损耗0.2dB0.2dB0.2dB不含分配损耗分配损耗3 dB4.80dB6.0 dB带内平坦度0.3 dB工作频段800MHz2500MHz特征阻抗50驻波比1.3功率容量200W接头形式N-K（镀银）工作温度-30+65功分器技术指标：室内分布系统中常用(chn yn)的无源器件共九十二页无源器件主要技术指标：工作频带：满足指标要求的工作频率范围，网络(wnglu)优化工程的频带 800MHz2500MHz。插入损耗：系统因加入功分器后的单路损耗，一般地，

11、插损要求不超过0.5dB。隔离度：功分器各输出端口之间信号相互耦合的大小。隔离度越大，相互干扰越小，性能越好，通常要求在-20dB以下。室内分布系统中常用(chn yn)的无源器件共九十二页无源器件主要技术指标：输出波动：在工作(gngzu)频带内各输出端口信号电平的最大值与最小值之差。差别越小越平坦，一般要求不超过0.3dB。功率容量：器件能承受的最大输入功率，通常微带器件为50W，腔体器件为200W。三阶互调: 互调干扰指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音。互调干扰集中在各系统的下行输出，主要表现为三阶互调干扰。如果互调产物落在自身或某一其他系统的上行接收频段内，从而对该系

12、统基站的接收灵敏度造成一定的影响。工程应用时指标范围是-120-140dBm(220W)室内分布系统中常用(chn yn)的无源器件共九十二页电压驻波比（VSWR）： 衡量功分器输入/输出端口的反射信号大小，要求小于1.3（即回波损耗不超过-18dB）。 驻波比（voltage standing wave rate）是衡量器件性能的一个关键指标，反应器件与系统中其它部件的匹配程度。当系统不匹配时, 馈线上同时存在入射波Ei和反射波Er。在入射波和反射波相位相同的地方，入射波电压与反射波电压的幅度相加形成一个最大电压振幅Emax，称为波腹；而在入射波和反射波相位相反(xingfn)的地方电压幅度

13、相减形成一个最小电压振幅Emin，称为波节。其它各点电压的幅度值则介于波腹与波节之间，这种合成波称为驻波。 室内分布系统(xtng)中常用的无源器件共九十二页 电压驻波比则是波腹电压与波节电压的比值，即 VSWREmax/Emin 电压驻波比是衡量信号输入到天线端口时被反射(fnsh)回能量大小的指标。该指标另一个含义相同的名称是回波损耗，单位为分贝（dB），二者可如下换算：回波(hu b)损耗 = 20logVSWR 1VSWR + 1室内分布系统中常用的无源器件共九十二页与VSWR相关的基本概念1）反射系数：反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，通常记为 R，计算式如下 其中(qzh

14、ng)，ZL为传输线终端负载阻抗，Z0为传输线特性阻抗。 2) VSWR与R间的关系：终端负载阻抗L和特性阻抗0越接近，反射系数R 越小，驻波比VSWR 越接近于1，匹配也就越好。室内(sh ni)分布系统中常用的无源器件共九十二页 耦合器的两个输出端分别称为主线端口（也称直通端口）和耦合端口；通常情况下，大部分能量都由主线端口输出，耦合端输出较少。与功分器类似，该配件在工程上亦用于对网络优化系统进行(jnxng)能量分配的场合。 室内分布(fnb)系统中常用的无源器件耦合器: 共九十二页 如图示，耦合器是一个四端口器件。1-4和2-3为两根传输线，线间有一定(ydng)的耦合机构。当电磁波从

15、端口1输入时，除了有一部分能量直接从端口4输出外，同时还有一部分能量到2-3通道中，从端口3或2输出。从端口3输出而端口2无输出时，成为“同向定向耦合器”（指1-4和2-3通道的传输方向相同）；从端口2输出而端口3无输出，成为“反向定向耦合器”。室内分布系统(xtng)中常用的无源器件耦合器: 共九十二页输入(shr)信号耦合信号(xnho)直通信号输入端口主线/直通端口耦合端口50副线主线主通道室内分布系统中常用的无源器件耦合器: 共九十二页定向耦合器是典型的4端口器件耦合度主要是靠控制主线(zh xin)和副线之间的距离实现的，间距越小、耦合度越大。 端口作用直通：1 2耦合：1 4隔离：

16、2 4负载：3端口5dB10dB20dB30dB1111222233334444室内分布系统(xtng)中常用的无源器件共九十二页定向耦合器可将能量按任意比例分配，其规格根据耦合端输出(shch)信号电平的大小划分。网络优化工程常用耦合器的规格及其基本性能如下：定向耦合器耦合比例耦合度直通损耗5dB耦合器1/3-5dB-1.65dB6dB耦合器1/4-6dB-1.25dB7dB耦合器1/5-7dB-0.97dB10dB耦合器1/10-10dB-0.46dB15dB耦合器1/32-15dB-0.14dB20dB耦合器1/100-20dB-0.044dB30dB耦合器1/1000-30dB-0.0

17、043dB室内(sh ni)分布系统中常用的无源器件共九十二页耦合度C: 主通道的输入功率P入与耦合通道的输出功率P耦之比的分贝(fnbi) 数为耦合度或称多度衰减C= 10lg(P入/ P耦)方向性D: 辅线中耦通道和隔离通道输出功率之比的分贝数 D= 10lg(P耦/ P隔) 隔离度I: 主通道功率P入与隔离通道输出功率P隔之比的分贝数 I= 10lg(P入/ P耦) 各指标之间的关系： D与I 都是描述定向耦合器定向性能的量，但实际上多用D 少用I. I=D+C D=I-C室内分布系统(xtng)中常用的无源器件主要技术指标: 共九十二页功能：耦合器类似于功分器，都属于能量分配器件，不同

18、之处为： 1.功分器只能将能量等分成两路、三路或四路输出 2.耦合器可将能量按任意比例分配输出用途：在室内分布系统中，需将施主天线接收到的基站信源通过同 频或移频放大后再合理传送至室内各个(gg)房间/盲区，该过程要 对输入信号进行多次/多通道的能量分配，功分器/耦合器即 用于具体分配场合。室内(sh ni)分布系统中常用的无源器件功能与用途 共九十二页 3dB电桥实际上是一种功率平分的定向耦合器。其原理为四端口网络器件，以微带形式实现(shxin)。按照结构分类，可分为环形电桥、分支线电桥和耦合线电桥电桥(din qio)外观图室内分布系统中常用的无源器件3dB电桥: 共九十二页结构(jig

19、u)原理432112343412环形电桥分支线电桥耦合线电桥室内分布系统中常用的无源(w yun)器件共九十二页相位(xingwi)特性图中1、2、3、4标号为端口，即信号从3、4端口输入时，功率都平分到1、2端口，并且1、2端口之间相互隔离。环形电桥的特性为3端口进入的信号至1、2端口时彼此相位相同，4端口进入信号则彼此相位相反。分支(fnzh)线与耦合线电桥的相位关系与环形电桥不同，当信号从3端口进入分至1、2端口，则2端口的相位比1端口领先90，便形成了端口1和2直接的隔离作用；而当4端口输入时，则1端口的相位要领先90。分支线和耦合线具有两个对称面，即其结构的上下、左右都对称，因此1、

20、2端口和3、4端口是互易的，其特性完全相同。室内分布系统中常用的无源器件共九十二页实际结构(jigu)模型为工程使用方便，将端口1和4的位置进行对调，避免输入与输出(shch)口交错。 而且输入与输出口是可以对调使用的。室内分布系统中常用的无源器件共九十二页参数技术指标工作频率范围8002500MHz插损3.2dB驻波系数1.2隔离度30dB输出不平坦度0.3dB功率容量150W,200W接口 N型阴头50三阶互调-140dBc(2*43dBm)环境温度-25+65（外部环境温度）电桥(din qio)技术指标室内分布系统中常用(chn yn)的无源器件共九十二页电桥(din qio)的应用1

21、 电桥由于输入/输出端隔离度高，常可在同频合路时使用，如移动与 联通的GSM信号合路；亦或小灵通信令信道和控制(kngzh)信道之间合路。2 电桥应用时其输出端负载必须匹配，尽量做到负载一致。3 电桥的作用和同频合路器相似，仅不能承受较大功率室内分布系统中常用的无源器件共九十二页微波(wib)及其特点所谓微波是一种具有极高频率（通常为300MHz300GHz ），波长(bchng)很短，通常为1m1mm的电磁波。微波具有似光性和似声性、穿透性、信息容量大等特点。滤波器的基本原理滤波器顾名思义就是对电磁波信号进行过滤，让需要的信号通过，抑制不需要的信号，主要目的为了解决不同频段、不同形式的无线通

22、讯系统之间的干扰问题。室内分布系统中常用的无源器件共九十二页滤波器的四种(s zhn)形式低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器室内(sh ni)分布系统中常用的无源器件共九十二页低通滤波器电路(dinl)原型带通滤波器电路(dinl)原型室内分布系统中常用的无源器件共九十二页滤波器的实现(shxin)形式集总参数(cnsh)滤波器微带线、带状线滤波器同轴腔体滤波器波导滤波器介质滤波器室内分布系统中常用的无源器件共九十二页同轴谐振腔滤波器 其结构排列比较灵活，适合于100MHz40GHz频段带通滤波器的设计，在当今移动通信频段领域使用最多的当是同轴腔，它的基本原理是根据四分之一开路线和二分之

23、一短路线所等效的LCR谐振电路。在实际的产品研发和生产中，我们使用了改进的双同轴UIR(均匀阻抗匹配)四分之一波长谐振结构。这种结构的优点(yudin)是：结构通用，易于开发移植，适用移动通信全频段；调节范围大，对公差要求不高，非常适于初等产品的低成本生产；功率容量大，采用电耦合输入输出，所以产品一致性和稳定性很好。 室内分布系统中常用的无源(w yun)器件共九十二页滤波器的结构(jigu)主要由谐振腔、谐振柱、调谐(tioxi)螺杆组成室内分布系统中常用的无源器件共九十二页通带工作频段 即滤波器允许通过电磁波的频率范围。通带的理解在生产过程提供的技术指标规定严格了的，不需要怎样的去按照上面

24、的定义去具体计算(j sun)。也可以这样说，如果我们的差损要求是0.8db，通带需要10M的带宽，那么我们的通带就可以说成是0.8db带宽为10M。带内波动 在规定的带宽(di kun)内,插入损耗最大点减去最小点的即为带内波动。又叫带内波纹或者通带波纹。指通带内信号幅度的起伏程度，也受限于谐振器的固有Q值，一般希望尽可能的小。 室内分布系统中常用的无源器件共九十二页隔离度 为了区分在有两个或者两个以上通带情况下（例如双工器，合路器）相互通带之间的带外抑制，这时我们统一(tngy)称带外抑制为隔离。 带外抑制 又称阻带抑制,理想的滤波器是矩形的，通带内的信号全部通过，通道外 的信号全部过滤掉

25、，但实际情况是，只能(zh nn)过滤掉一部分能量，带外抑制 度反应了对过滤信号的衰减幅度,对不需要的频率点，信号的抑制能力， 一般希望尽可能的大，并在通带范围外陡峭的下降，通常取带外与带宽 为一定比值的某一频率的衰减值作为此项指标。带外抑制这个概念实际 上还是属于损耗的范畴，只是我们现在所说指的是在通带外，信号的衰 减已经被抑制得比较充分，这个具体的损耗值就是带外抑制的值室内分布系统中常用的无源器件共九十二页 插入损耗 又称衰减,在理想情况(qngkung)下，插入到射频电路中的理想滤波器，不应在其 通带内引入任何功率损耗.然而现实中我们无法消除滤波器固有的,某种 程度的功率损耗.插入损耗定

26、量的描述了功率响应幅度与0dB基准的插值, 其数学表达式为: 其中PL 是滤波器向负载输出的功率, Pin 是滤波器从信号源得到的输入 功率,一般希望插入损耗越小越好。室内分布系统(xtng)中常用的无源器件共九十二页CDMAGSMGSM对CDMA的杂散干扰(gnro)CDMA对GSM的杂散干扰(gnro)10M隔离带CDMA / GSM 双频合路器室内分布系统中常用的无源器件共九十二页公司(n s)滤波器产品简介公司已顺利通过了 华为 中兴 诺基亚/西门子 大唐 爱立信 阿尔卡特 北电等通信主设备商的审核认证，正式成为(chngwi)其主要供货商。室内分布系统中常用的无源器件共九十二页天线

27、1.1 天线的作用与地位无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求(yoqi)等不同情况下使用。共九十二页电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如 图1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如 图1.1 b 所示

28、，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。 必须指出(zh ch)，当导线的长度 L 远小于波长 时，辐射很微弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。图1.1 a图1.1 b共九十二页1.2 对称振子 对称振子是一种(y zhn)经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见 图1.2 a 。 另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄

29、长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子, 见 图1.2 b 。1/4波长对称振子1/4波长1/2波长图1.2 a图1.2 b共九十二页1.3 天线方向性的讨论 天线方向性 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。 垂直(chuzh)放置的半波对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图（图1.3.1 a）。 立体方向图虽然立体感强，但绘制困难， 图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指

30、定平面上的方向性。从图1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。图1.3.1 c 水平面方向(fngxing)图图1.3.1 b 垂直面方向图图1.3.1 a 立体方向图共九十二页天线(tinxin)方向性增强 若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信号进一步集中到在水平面方向上。 下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向图和垂直面方向图。垂直面方向(fngxing)图立体方向图共九十二页也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向(fngxing)

31、平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用-反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。全向阵 （垂直(chuzh)阵列 不带平面反射板） 抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面 和 放置在抛物面焦点上的辐射源。 扇形区覆盖 （垂直阵列 带平面反射板）平面反射板共九十二页增益 增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图

32、有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。 可以这样来理解增益的物理含义-为在一定的距离(jl)上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为 G = 13 dB = 20 的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需 100 / 20 = 5W . 换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。 半波对称振子的增益为G = 2.15 dBi ; 4个半波对称振子 沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 dBi ( dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐

33、射的理想点源) 。 如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd . 半波对称振子的增益为G = 0 dBd （因为是自己跟自己比，比值为1，取对数得零值。） ； 垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 2.15 = 6 dBd . 共九十二页波瓣宽度 方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。参见图1.3.4 a , 在主瓣最大辐射方向两侧(lin c)，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）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。 还有一种波瓣宽度，

34、即 10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的两个点间的夹角，见图1.3.4 b . 3dB 波瓣宽度(kund) - 3dB点 - 3dB点10dB 波瓣宽度 -10dB点 - 10dB点峰值方向 （最大辐射方向）图1.3.4 a图1.3.4 b峰值方向 （最大辐射方向）共九十二页天线增益的若干近似计算式 1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益： G（ dBi ） = 10 Lg 32000 / （ 23dB,E 23dB,H ） 式中， 23dB,E 与 23dB,H 分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度； 32000

35、 是统计出来的经验数据。 2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益： G（ dB i ） = 10 Lg 4.5 （ D / 0 ）2 式中， D 为抛物面直径； 0 为中心工作(gngzu)波长； 4.5 是统计出来的经验数据。 3）对于直立全向天线，有近似计算式 G（ dBi ） = 10 Lg 2 L / 0 式中， L 为天线长度； 0 为中心工作波长； 共九十二页垂直极化1.4 天线的极化 天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。一般(ybn)使用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况：垂直极化-是最常用的；水平极化-也是

36、要被用到的。水平极化EE共九十二页垂直极化双极化天线 下图示出了另两种单极化的情况：+45 极化 与 -45 极化，它们(t men)仅仅在特殊场合下使用。 这样，共有四种单极化了，见下图。 把垂直极化和水平极化两种极化的天线组合在一起，或者， 把 +45 极化和 -45 极化两种极化的天线组合在一起，就构成了一种新的天线-双极化天线。水平极化+45 极化(j hu)-45 极化EEEE共九十二页 下图示出了两个单极化天线安装(nzhung)在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天线有两个接头。 双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的波。V/H（垂直(chuzh)/水平）型

37、双 极 化+ 45 / -45 型 双 极 化共九十二页极化损失 垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收，水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收。右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收，而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。 当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，接收到的信号(xnho)都会变小，也就是说，发生极化损失。例如：当用+ 45 极化天线接收垂直极化或水平极化波时，或者，当用垂直极化天线接收 +45 极化或 -45极化波时，等等情况下，都要产生极化损失。用圆极化天线接收任一线极化波，或者，用线极化天线接收任一圆极化波，等等情况下，也必然发生极化损失

38、-只能接收到来波的一半能量。 当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时，例如用水平极化的接收天线接收垂直极化的来波，或用右旋圆极化的接收天线接收左旋圆极化的来波时，天线就完全接收不到来波的能量，这种情况下极化损失为最大，称极化完全隔离。共九十二页1.5 天线的输入阻抗 Zin 定义：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。 输入阻抗具有电阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上，即使是设计、调试得很好的天线，其

39、输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。 输入阻抗与天线的结构(jigu)、尺寸以及工作波长有关，半波对称振子是最重要的基本天线 ，其输入阻抗为 Zin = 73.142.5 (欧) 。当把其长度缩短（）时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，此时的输入阻抗为 Zin = 73.1 (欧) ,（标称 75 欧） 。注意，严格的说，纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。 顺便指出，半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍，即 Zin = 280 (欧) ,（标称300欧）。 有趣的是，对于任一天线，人们总可通过天线阻抗调试，在要求的工作频率范围内，使输入阻抗的虚部很小且实部相当

40、接近 50 欧，从而使得天线的输入阻抗为Zin = Rin = 50 欧-这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。共九十二页1.6 天线的工作频率范围（频带宽度） 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（频带宽度）内工作的，天线的频带宽度有两种不同的定义- 一种是指：在驻波比SWR 1.5 条件下，天线的工作频带宽度； 一种是指：天线增益(zngy)下降 3 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，具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不超过 1.5 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, 天线性能是有差异的，但

41、这种差异造成的性能下降是可以接受的。共九十二页1.7 移动通信常用(chn yn)的基站天线、直放站天线与室内天线 板状天线 无论是GSM 还是CDMA， 板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的基站天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能 可靠以及(yj)使用寿命长。 板状天线也常常被用作为直放站的用户天线，根据作用扇形区的范围大小，应选择相应的天线型号。共九十二页基站板状天线基本(jbn)技术指标示例频率(pnl)范围频带宽度增益极化标称阻抗电压驻波比半功率波束宽度前后比下倾角（可调）垂直面上旁瓣抑制824-960 MHz70MHz14 17

42、 dBi垂直50 Ohm 1.425dB 3 8 水平面 60 120 垂直面 16 8 -12 dB互调 110 dBm共九十二页 板状天线(tinxin)高增益的形成 单个半波振子(zhn z)垂直面方向图 增益为 G = 2.15 dB两个半波振子垂直面方向图 增益为 G = 5.15 dB四个半波振子垂直面方向图 增益为 G = 8.15 dB单个半波振子两个半波振子四个半波振子A. 采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵共九十二页两个半波(bn b)振子 （带反射板） 垂直面方向图两个半波(bn b)振子 （带反射板） 水平面方向图反射板 长度为L两个半波振子反射板 宽度为W两个半

43、波振子两个半波振子（带反射板） 在垂直面上的配置两个半波振子（带反射板）在水平面上的配置B. 在直线阵的一侧加一块反射板 （以带反射板的二半波振子垂直阵为例）增益为 G = 11 14 dB共九十二页C. 为提高板状天线的增益，还可以(ky)进一步采用八个半波振子排阵 前面已指出，四个半波振子(zhn z)排成一个垂直放置的直线阵的增益约为 8 dB；一侧加有一个反射板的四元式直线阵，即常规板状天线，其增益约为 14 17 dB 。 一侧加有一个反射板的八元式直线阵，即加长型板状天线，其增益约为 16 19 dB . 不言而喻，加长型板状天线的长度，为常规板状天线的一倍，达 2.4 m 左右。

44、共九十二页高增益栅状抛物面天线(tinxin) 从性能价格比出发，人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用，所以抛物面天线集射能力强，直径为 1.5 m 的栅状抛物面天线，在900兆频段，其增益即可达 G = 20 dB . 它特别适用于点对点的通信，例如(lr)它常常被选用为直放站的施主天线。 抛物面采用栅状结构，一是为了减轻天线的重量，二是为了减少风的阻力。 抛物面天线一般都能给出 不低于 30 dB 的前后比 ，这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。共九十二页八木定向天线(dngxingtinxin) 八木定向天线，具有增益较高

45、、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此，它特别适用于点对点的通信，例如它是室内分布系统的室外(sh wi)接收天线的首选天线类型。 八木定向天线的单元数越多，其增益越高，通常采用 6 12 单元的八木定向天线，其增益可达 1015 dB 。 共九十二页室内(sh ni)吸顶天线 室内吸顶天线必须具有结构(jigu)轻巧、外型美观、安装方便等优点。 现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色很多，但其内芯的购造几乎都是一样的。这种吸顶天线的内部结构，虽然尺寸很小，但由于是在天线宽带理论的基础上，借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能很好地满足在非常宽的工作频带内的驻波比要求，按

46、照国家标准，在很宽的频带内工作的天线其驻波比指标为VSWR 2 。当然，能达到VSWR 1.5 更好。顺便指出，室内吸顶天线属于低增益天线, 一般为 G = 2 dB 。 共九十二页室内(sh ni)壁挂天线 室内壁挂天线同样必须具有结构轻巧、外型美观、安装方便等优点。 现今市场上见到的室内吸顶天线，外形花色很多，但其内芯的购造几乎也都是一样的。这种壁挂天线的内部结构，属于空气介质型微带天线。由于采用(ciyng)了展宽天线频宽的辅助结构，借助计算机的辅助设计，以及使用网络分析仪进行调试，所以能较好地满足了工作宽频带的要求。顺便指出，室内壁挂天线具有一定的增益，约为G = 7 dB 。 共九十

47、二页1/2同轴电缆(tn zhu din ln)序号 名称 材料 直径(mm) 1内导体铜包铝线或铜线4.82绝缘体发泡聚乙烯12.33外导体轨纹铜管13.84护套PE或低烟无卤防火PE15.7结构(jigu)参数室内分布系统中常用的无源器件共九十二页序号参数指标1电容（pF/m）762阻抗(ohm)503速率()884峰值功率(KW)405RF峰值电压(KV)1.66绝缘阻抗(M.km)50007截至频率(GHz)8.88绝缘电压(KV)69内导体直流电阻(/km)1.4810外导体直流电阻(/km)1.911护套电压(KV)8.012屏蔽衰减(dB)12013驻波比（回波损耗dB）0.0053G1.15（23）0.0.81.0G1.10（26）1.72.0G