天线基础及应用

天线技术交流京信通信系统（中国）有限公司王强：186352625692014年4月内容纲要一天线基本原理二天线产品介绍三天线性能测试四天线应用案例分析基站天线在整个网络建设中占经费比例不到3%，但它对网络性能的影响却超过60%。在实际网优工作中，通过天线的选择与调整是简单但收效最大的方法。强化天线的性能和品质起着四两拨千斤的作用。天线防雷保护器主馈线（7/8“）馈线卡接地装置接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带天线调节支架抱杆室外馈线室内超柔馈线馈线过线窗基站主设备一、天线基本知识---天馈系统一、天线基本知识---辐射原理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。天线的功能：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。天线的辐射原理一、天线基本知识---辐射原理根据C（光速）=f（频率）×λ（波长）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1/4波长1/4波长1/2波长半波振子波长1/2波长半波振子是天线的基本辐射单元一、天线基本知识---辐射原理水平面波束宽度=360º

垂直面波束宽度=78º水平面H面垂直面E面立体图方向图象一个“汽车轮胎”半波振子一、天线基本知识---辐射原理半波振子一、天线基本知识---辐射参数辐射参数评估：满足所需求的覆盖要求水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。能有效提升网络的通信质量交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减缓同频干扰。辐射参数：

---按重要性顺序排列

水平面波束宽度电下倾角度垂直面波束宽度前后比增益交叉极化比副瓣抑制波束宽度10dB波瓣宽度120°(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB60°(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB3dB波瓣宽度定义：在方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。一、天线基本知识---辐射参数65°波束32°波束一、天线基本知识---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----站高：35米，下倾角度：10度一、天线基本知识---辐射参数辐射参数评估：满足所需求的覆盖要求水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。能有效提升网络的通信质量交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减缓同频干扰。辐射参数：

---按重要性顺序排列

水平面波束宽度电下倾角度垂直面波束宽度前后比增益交叉极化比副瓣抑制一、天线基本知识---辐射参数后向功率前向功率前后比(dB)=10log，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定义：是指天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比。一、天线基本知识---辐射参数前后比较差前后比较好一、天线基本知识---辐射参数实际站点的后瓣、旁瓣信号过强的原因分析1、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）扇区偏移20度反射信号扇区主方向阻挡大楼反射信号过强反射信号扇区主方向阻挡大楼反射信号减弱一、天线基本知识---辐射参数辐射参数评估：满足所需求的覆盖要求水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。能有效提升网络的通信质量交叉极化比决定极化分集效果，网络升抗多径衰落的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减缓同频干扰。辐射参数：

---按重要性顺序排列

水平面波束宽度电下倾角度垂直面波束宽度前后比增益交叉极化比副瓣抑制一、天线基本知识---辐射参数一、天线基本知识---辐射参数将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大。天线增益、方向图和天线尺寸之关系三维辐射方向图变化垂直面方向图变化一、天线基本知识---辐射参数天线增益的几个要点：天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。天线的增益由振子叠加而产生。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，波瓣越窄。天线增益、方向图和天线尺寸之关系辐射参数评估：满足所需求的覆盖要求水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。能有效提升网络的通信质量交叉极化比决定极化分集效果，网络抗多径衰落的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减缓同频干扰。辐射参数：

---按重要性顺序排列

水平面波束宽度电下倾角度垂直面波束宽度前后比增益交叉极化比副瓣抑制一、天线基本知识---辐射参数垂直方式水平方式+45斜角-45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---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(垂直/水平)斜角(+/-45°)一、天线基本知识---辐射参数辐射参数评估：满足所需求的覆盖要求水平面和垂直面波束宽度准确，精确的下倾角，高前后比抑制同频干扰，并满足所需要的增益指标。能有效提升网络的通信质量交叉极化比决定极化分集效果，网络抗多径衰落的标志。良好的上旁瓣抑制，在城区覆盖中能够减缓同频干扰。辐射参数：

---按重要性顺序排列

水平面波束宽度电下倾角度垂直面波束宽度前后比增益交叉极化比副瓣抑制一、天线基本知识---辐射参数定义：降低旁瓣电平的任何方法、操作或调节。一、天线基本知识---辐射参数一、天线基本知识---电路参数电路参数评估：保证通信质量的辅助指标电压驻波比小，提高传输效率；隔离度尽量低，增加收发隔离，抑制自激等现象；交调指标优良，避免3阶交调分量影响自身系统或其它系统的通话质量。电路参数：

---按重要性顺序排列

VSWR隔离度三阶交调驻波比：天线高效率辐射的基本指标要求。在全频段内考察VSWR，取最大值为指标。评估举例：指标为1.5，所有频点都需要优于该指标。减小的天线辐射功率VSWR回波损耗(dB)反射功率％(dB)3.06.025%1.252.09.511%0.51.811.08.0%0.361.514.04.0%0.171.415.52.8%0.121.317.51.7%0.071.221.00.8%0.03一、天线基本知识---电路参数一体化结构螺纹拧固驻波测试主意事项：1）测试环境：空旷无遮挡2）校准：需把转跳线一起校准3）接头：质量要好N型公头跳线天线一、天线基本知识---电路参数电路参数评估：保证通信质量的辅助指标电压驻波比小，提高传输效率；隔离度尽量低，增加收发隔离，抑制自激等现象；交调指标优良，避免3阶交调分量影响自身系统或其它系统的通话质量。电路参数：

---按重要性顺序排列

VSWR隔离度三阶交调一、天线基本知识---电路参数定义：某一极化接收到的另一极化信号的比例。1000mW(即1W)1mW该例子中，隔离度为：10log(1000mW/1mW)=30dB一、天线基本知识---电路参数电路参数评估：保证通信质量的辅助指标电压驻波比小，提高传输效率；隔离度尽量低，增加收发隔离，抑制自激等现象；交调指标优良，避免3阶交调分量影响自身系统或其它系统的通话质量。电路参数：

---按重要性顺序排列

VSWR隔离度三阶交调一、天线基本知识---电路参数定义：指当两个或多个发射频率信号经过天线时，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、并落在接收频带内的射频信号。这些信号电平足够大时，就会造成系统性能下降。无源交调（PIM）：当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信号除频率f1和f2外，还包括有其他频率，如2f1-f2和2f2-f1(3阶)等。一、天线基本知识---电路参数移动通信系统下行频段（MHz）上行频段（MHz）可能产生的三阶交调频段（MHz）可能产生的五阶交调频段（MHz）结论电信CDMA800870~880825~835860~890850~900三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围移动GSM900935~954890~909916~973897~992三阶不落入到Rx的接收范围，五阶落入到Rx的接收范围移动EGSM900930-935885-890925~940920~945三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围联通GSM900954~960909~915948~966942~972三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围移动GSM18001805~18251710~17301785~18451765~1865三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围联通GSM18001840~18501745~17551830~18601820~1870三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围联通WCDMA2130~21451940~19552115~21602100~2175三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围电信CDMA20002110~21251920~19352095~21402080~2155三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围各系统三阶、五阶交调计算：一、天线基本知识---电路参数内容纲要一天线基本原理二天线产品介绍三天线性能测试四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---天线种类介绍角反射天线全向吸顶天线定向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---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-KCover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---天线种类介绍当相邻单元的相位依次相差Φ时，最大波束形成于θ0空间方向。电调天线二、天线产品介绍---电调天线移相器移相器传动部分传动部分二、天线产品介绍---电调天线电调天线波束下倾动画演示：12345电调天线和机械调天线的比较无下倾角电调下倾角机械下倾角有效克服机械调下倾角的缺点二、天线产品介绍---电调天线电调程控轻松便捷电调天线人工上塔费时费力常规天线二、天线产品介绍---电调天线外置电调天线内馈电器电调天线电调天线产品类别二、天线产品介绍---电调天线外置电调控制系统配件RCU（室外控制单元）多芯电缆（电调控制线）电调控制器二、天线产品介绍---电调天线电调控制口电调倾角指示刻度调节方式一：手动调节二、天线产品介绍---电调天线调节方式二：电调手持机塔下调节（并联方式）

RCU电调天线多芯电缆基站电调天线电调天线RF电缆手持调测机RCURCU二、天线产品介绍---电调天线调节方式二：电调手持机塔下调节（串联方式）

RCU电调天线多芯电缆基站电调天线电调天线RF电缆RCURCU手持调测机二、天线产品介绍---电调天线内置馈电器天线外置RCU天线天线部分机房内控制线部分控制线较短，布放方便二、天线产品介绍---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、天面资源紧张、系统扩容难等问题。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---多频天线3G电调调测端口(1)高频阵子嵌套于低频阵子内部，天线尺寸与900M尺寸相当。(2)各系统倾角可进行独立调。2G电调调测端口二、天线产品介绍---多频天线GSM900+GSM1800GSM1800+3GGSM900+GSM1800+3GGSM900+GSM1800+3G1=21=21=31=4二、天线产品介绍---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---多频天线内容纲要一天线基本原理二天线产品介绍三天线性能测试四天线应用案例分析三、天线性能测试测试条件仪表：大功率信号源，高灵敏度接收机（实际接收动态范围大于50dB），三维自动转台，智能化测试软件；场地：微波暗室/开阔空间（消除电磁环境和多径反射环境影响）

注意事项极化匹配/正交；收发等高；转台旋转轴与待测切面正交。辐射参数的测试测试条件

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驻波及隔离度的测试三、天线性能测试测试条件

Summitek无源交调测试仪标准负载校准件低耗、低交调测试电缆测试场地：微波暗室或开阔空间

互调的测试三、天线性能测试在网天线的检测1、驻波测试：一般通过驻波告警就可以判断

出驻波比是否合格。2、外观检查：查看天线罩是否老化破裂、安

装支架是否有松动及生锈严重现象等。出现以上情况，一般是需要直接更换天线或安装

支架。3、对比测试：选取一副同类型的标准天线或其它站点使用良好的天线进行对比测试。三、天线性能测试

建议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，

以得到准确数据。1、按照在网天线的使用时间（如3、5、8年等）分别进行选择,各抽取大约3~6副进行检测。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

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)。3、测试结果判定：根据测试结果，评判天线是否需要更换。三、天线性能测试内容纲要一天线基本原理二天线产品介绍三天线性能测试四天线应用案例分析四、天线应用案例分析1）天线外罩破裂2）馈线长期浸泡，保护层破裂3）接头防水未处理好天馈系统驻波比升高；覆盖电平降低。天馈线进水问题1）紧固件没有锁紧；2）方位角及倾角设置错误;3）安装位置有遮挡.天线安装问题四、天线应用案例分析钢柱天线钢柱天线天线在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。覆盖问题1:避免遮挡四、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、天线应用案例分析调整前调整后解决方法：外罩钢柱天线指向天线指向天线指向外罩钢柱天线指向天线指向天线指向四、天线应用案例分析调整前调整后四、天线应用案例分析问题说明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。原因查找测试其侧向信号电平过大，如覆盖图所示，在-70~-80dBm之间，并且分布于整个侧向路段，延伸约1000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