基站天线基础理论课件

MOBIAntennaTechnologies(SHENZHEN)Co.,Ltd.基站天线基础理论一.天线概念将传输线中的高频电磁能转成为自由空间的电磁波将自由空间中的电磁波转化为传输线中的高频电磁能什么是天线?传输线演变为天线半波振子上的场分布

１.无线电波什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。2.自由空间中的电磁波电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场电磁波的传播

无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的电场方向称为电波的极化方向。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称它为水平极化波。无线电波的极化V/H(Vertical/Horizontal)Slant(+/-45°)天线的输入阻抗

天线馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗有电阻分量和电抗分量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。

Cable

50ohmsAntenna

50ohms 反射波幅度Ｚ－Ｚ。

反射系数Γ＝──────＝───────

入射波幅度Ｚ＋Ｚ。

驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比(VSWR)

驻波波腹电压幅度最大值Ｖmax（1+Γ）

VSWR＝──────────────＝────

驻波波节电压辐度最小值Ｖmin（1-Γ）

终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系数越接近于１，匹配也就越好。反射系数、驻波系数由此可算出回波损耗：RL＝10lg(10/0.5)=13dB

功率反射系数：

2＝0.5/10＝0.05

电压反射系数＝0.2238

驻波比定义为VSWR=(1+)/(1-)＝1.57由上面的定义可导出电压反射系数和回波损耗的关系

RL=-20lg电压反射系数和驻波比VSWR的关系=(VSWR-1)/(VSWR+1)

工程上如何控制、选择驻波比

VSWR>1时，说明输进天线的功率有一部分被反射回来，从而降低了天线的辐射功率

7/8“电缆损耗5dB/100m，是在VSWR=1（全匹配）情况下测的；有了反射功率，就增大了能量损耗，从而降低了馈线向天线的输入功率

VSWR越大，反射越大，匹配越差。那么，驻波比差，到底有哪些坏处？在工程上可以接受的驻波比是多少？一个适当的驻波比指标是要在损失能量的数量与制造成本之间进行折中权衡的。VSWR反射功率百分比增大馈线损耗(dB)（50米馈线加跳线约2.5dB自然损耗）与完全匹配(VSWR=1)相比减小的辐射功率(dB)减小辐射功率百分比3.06.025%(1.25dB)0.92.1540%2.09.511%(0.5dB)0.360.8618%1.811.08%(0.36dB)0.310.6714%1.514.04%(0.17dB)0.190.368%1.415.52.8%(0.12dB)0.090.214.7%1.317.51.7%(0.07dB)0.060.132.9%1.221.00.8%(0.03dB)0.040.071.1%互调是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信号。具有两个载波信号的互调失真频率实例频率A及B上的载波，产生如下互调信号：1阶：A，B2阶：（A+B），（A-B）3阶：（2A±B），（2B±A）4阶：（3A±B），（3B±A），（2A±2B）5阶：（4A±B），（4B±A），（3A±2B），（3B±2A）互调失真如何影响系统的性能？较高功率的发射信号通常会混合产生互调信号，最后进入接收波段。而基站天线接收的信号通常功率较低。如果互调信号与实际的接收信号具有相近或较高的功率，系统会误把互调信号视为真实信号。无源互调913MHz,936MHz,959MHz,982MHz理想点源2.15dB半波振子天线增益例：1个dipole

接收功率：1mW多个dipole组阵

接收功率：4mWGain=10log(4mW/1mW)=6dBd天线的方向图特性包括：水平面/垂直面3dB波束宽度、前后比、交叉极化、下旁瓣零点填充和上旁瓣抑制、下倾角天线方向图前向功率后向功率F/B=10log typically：25dB(前向功率)（后向功率)前后比交叉极化比意义：提高分集接收效果一般要求：10dB，120范围内交叉极化比为了减少对临近小区的干扰必须抑制上旁瓣电平，一般要求为〉15dB旁瓣抑制对于间隔排列为d的N个单元阵列，当相邻单元的相位呈等相均匀分布时，天线最大波束形成于法向正前方。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。电调天线原理10°电子下倾10°机械下倾电调天线优点RCUElectricalAntennaRCUElectricalAntennaRCUElectricalAntenna基站设备馈线控制电缆控制电缆天线防雷装置控制信号功分器控制信号防雷装置CCURCUElectricalAntennaRCUElectricalAntennaRCUElectricalAntenna基站设备馈线控制线控制线天线防雷装置基站T型头天线T型头CCU电调天线RCURCU电调天线RCURCU电调天线RCURCU基站设备天线防雷装置控制信号防雷CCUGSM900馈线控制电缆控制线基站中断智能T型头控制器r网络管理中心遥控网络管理协议以太网GSM1800WCDMAGSM900/GSM1800/WCDMA2100三频电调天线GSM900GSM1800WCDMA2100couplercouplerdiplexerdiplexer驱动器TMARCUAntennaRCUAntennaRCUAntennaJumperAISGCableRRURCUAntennaAntennaAntennaFeederSmartBiasTSmartBiasTJumperRCURCUBTS基站天线产品发展趋势6988068248964BBand3FBand96079079887017102170230027002600BandMFBand3BLBand2BBand3BHBand18MHz18MHz30MHz30MHz25MHz25MHz45MHz45MHz60MHz60MHz12MHz700MHzCellularGSM1800UMTS2100PCSWIMAX/LTE6988088208498698941710175518501910193019902110217023002700移动通信系统的频谱分布MBMF-65-18DE10Freq(MHz)1710-19201920-23002300-2700Gain(dB)1717.518Polar±45°±45°±45°HBW（°）686563VBW（°）7.56.55.5USS（dB）≧15≧15≧15F/BRatio（dB）≧25≧25≧25VSWR﹤1.5﹤1.5﹤1.5Isolation（dB）≧30≧30≧30PIM3（dBc）﹤-150﹤-150﹤-150Dimensions（mm）1330*168*105Weight（kg）61710-2700MHz

超宽带天线宽频多系统电调天线MB3BH/MF-65-17/18DE10/8Freq(MHz)790-896824-9601710-19201920-23002300-2700Gain(dB)16.51717.217.618Polar±45°±45°±45°±45°±45°HBW（°）6765686563VBW（°）8.587.56.55.5USS（dB）≧15≧15≧15≧15≧15F/BRatio（dB）≧25≧25≧25≧25≧25VSWR﹤1.5﹤1.5﹤1.5﹤1.5﹤1.5Isolation（dB）≧30≧30≧30≧30≧30PIM3（dBc）﹤-150﹤-150﹤-150﹤-150﹤-150Dimensions（mm）2100*380*156Weight（kg）25双频宽带天线单频天线多频天线共站解决方案900MHzBTS1800MHzBTS806-960MHz/1710-2170MHz增益:14/17,16/17,17/18dBi（可选）型号.:4/2(内置合路器)900MHzBTS806-960-45806-960+451710-2170-451710-2170+45806-960-451710-2170-45806-960-45806-960+451.双频共站解决方案;2.下倾角独立可调t;3.降低建站成本；4.优化网络利用多频天线共站方案双频天线900MHzBTS1800MHzBTS三频天线900MHzBTS1800MHzBTS2100MHzBTS870-960-451710-1880-451710-1880+451920-2170+45870-960+451920-2170-45870-960-451920-2170-451710-1880-45870-960-451920-2170-451710-1880-45共站解决方案1.双系统共站解决方案;2.下倾角独立可调;3.降低建站成本；4.优化网络利用806-960MHz/1710-2170MHz/1710-2170MHz增益：14/17/17,16/17/17,17/18/18dBi（可选）型号.:6/4（内置合路器)多频天线共站方案智能天线系统由硬件部分-天线阵列和软件部分-算法组成；智能天线系统通过波束合成、MIMO等技术实现提高传输速率、降低干扰、提高系统可靠性等目的；天线阵列是智能天线算法的物理载体，其结构由算法决定；智能天线MIMO:

ImprovedSpectraEfficiency

HigherSNR

LowInterference

DOA&Beam-forming:

ImprovedGain LowerOutputPowerLowInterference智能天线关键技术智能天线扇区分裂电调天线MB3F-PSA4-19DE10频率1710-2170增益19极化±45°水平波束宽度（°）33*2下倾角调节范围（°）0-10上旁瓣抑制（dB）≧16前后比（dB）≧30驻波比﹤1.4