天线原理及选型课件

天线原理及选型天线原理及选型目录天线原理天线分类天线主要指标天线选型原则及流程天线新技术（主要应用于TD-SCDMA）1目录天线原理1目录天线原理1.1天线的作用1.2天线工作原理1.3天线工作带宽1.4天线极化2目录天线原理2天线作用和安装位置基站天馈系统示意图防雷保护器主馈线（7/8’）馈线卡走线架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板状天线抱杆（

50~114mm）室外跳线室内超柔跳线馈线过线窗基站天线的作用：将馈管中的高频电磁能转化为自由空间的电磁波；反之将自由空间中的电磁波转化为馈管中的高频电磁能。3天线作用和安装位置基站天馈系统示意图防雷保护器主馈线（7/8DBS3900的BBU和RRU安装示意图BBU到RRU是光纤连接RRU到天线是1/2‘跳线连接减少馈线的损耗，节约成本天线作用和安装位置（续）光纤1/2跳线4DBS3900的BBU和RRU安装示意图天线作用和安装位置（目录天线原理1.1天线的作用1.2天线工作原理1.3天线工作带宽1.4天线极化5目录天线原理5天线工作原理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；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。6天线工作原理导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射天线工作原理（续）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，称为半波振子全长与波长相等的振子，称为全波对称振子将振子折合起来的，称为折合振子1/2波长波长1/4波长1/4波长1/2波长7天线工作原理（续）两臂长度相等的振子叫做对称振子1/2波长波天线工作原理（续）8天线工作原理（续）8目录天线原理1.1天线的作用1.2天线工作原理1.3天线工作带宽1.4天线极化9目录天线原理9天线工作带宽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。天线工作带宽有几种不同的定义：一种是指天线增益下降3dB时的频带宽度；一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度;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。10天线工作带宽无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率目录天线原理1.1天线的作用1.2天线工作原理1.3天线工作带宽1.4天线极化11目录天线原理11天线极化天线的极化方向：天线辐射的电磁场的电场方向垂直极化水平极化+45度倾斜的极化-45度倾斜的极化12天线极化天线的极化方向：天线辐射的电磁场的电场方向垂直极化水极化天线13极化天线13极化天线（续）单极化天线对比单极化和双极化天线对比垂直极化水平极化单极化双极化水平极化波的电场平行于水平面，在地面上传播时损耗大；垂直极化波的电场方向垂直于水平面，在地面上传播时损耗小。为了得到分集增益，物理上单极化天线需要两根天线，安装会受到空间的影响。而双极化天线内集成了两根天线，能够节省安装空间。电场磁场振子电波传输方向分集距离D14极化天线（续）单极化天线对比单极化和双极化天线对比垂直极化水极化损失当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都要产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都要产生3dB的极化损失，即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，接收天线也就完全接收不到来波的能量，这时称来波与接收天线极化是隔离的。15极化损失当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收极化隔离隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出现的比例1000mW(即1W)1mW在这种情况下的隔离为10log(1000mW/1mW)=30dB16极化隔离隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出现的比目录天线原理天线分类天线主要指标天线选型原则及流程天线新技术（主要应用于TD-SCDMA）17目录天线原理17目录天线分类2.1按辐射方向划分2.2按外形划分2.3按极化方式划分18目录天线分类18按辐射方向划分定向天线全向天线19按辐射方向划分定向天线全向天线19按外形划分板状天线帽形天线鞭状天线面状天线20按外形划分板状天线帽形天线鞭状天线面状天线20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21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21目录天线原理天线分类天线主要指标天线选型原则及流程天线新技术（主要应用于TD-SCDMA）22目录天线原理22目录天线主要指标3.1天线电气指标3.2天线机械指标23目录天线主要指标23天线主要电气指标24天线主要电气指标24天线增益增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线在最大辐射方向与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。25天线增益增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线在最大辐射方dBd和dBi的区别2.15dB¸IsotropicDipoleActualantenna天线增益为11dBi或8.85dBd

11dBi8.85dBd2.15dB2.15dBiERPEIRP26dBd和dBi的区别2.15dB¸IsotropicD天线方向图对称半波振子方向图顶视侧视定向天线方向图全向天线方向图27天线方向图对称半波振子方向图顶视侧视定向天线方向图全向天线方天线其它电气指标28天线其它电气指标28前后比方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。前后比越大，表示天线的定向接收性能就越好。后向功率前向功率以dB表示的前后比=10log 典型值为25dB左右

(前向功率)(反向功率)29前后比方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。前后比越大，表波束宽度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。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。——工程上一般用3dB波瓣宽度。水平面方向图60°(eg)峰值-3dB点-3dB点3dB波束宽度峰值-3dB点-3dB点15°(eg)垂直面方向图30波束宽度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波束宽度（续）天线是一种能量集中的装置，在某个方向辐射的增强意味着其他方向辐射的减弱。通常可以通过水平面波瓣宽度的缩减来增强某个方向的辐射强度以提高天线增益。在天线增益一定的情况下，天线的水平波束宽度与垂直波束宽度成反比，其关系可以表示为：其中：Ga为天线增益，单位：dBi；β为垂直波束宽度，单位：角度；θ为水平波束宽度，单位：角度。 31波束宽度（续）天线是一种能量集中的装置，在某个方向辐射的增强波束宽度（续）例如：某一全向天线，增益11dBi，水平波束宽度360°，其垂直波束宽度为：

由于设计和制造工艺上的差异，实际全向天线的垂直波束宽度往往比上述计算结果要小。两者差别越小，说明天线设计得越好。32波束宽度（续）例如：某一全向天线，增益11dBi，水平波束波束宽度（续）天线增益与波束宽度的关系33波束宽度（续）天线增益与波束宽度的关系33固定电下顷FE天线下倾通过支架调节下顷角机械下顷机械下顷角电下顷电下顷角实际波束的下顷角度=电下顷角+机械下顷角

可调电下顷天线MERE手动电调MERCU远端电调RE配置RCU34固天线下倾通过支架机机械下顷角电电下顷角实际波束的下顷角度天线下倾（续）机械下倾电下倾可调电下倾天线35天线下倾（续）机械下倾电下倾可调电下倾天线35若ZA表示天线的输入阻抗，Z0为天线的标称特性阻抗，则天线的反射系数为，。也可以用回波损耗表示端口的匹配特性，。VSWR=1.5:1时，R.L.=13.98dB。天线驻波比9.5W80

ohms50ohms朝前:10W返回:0.5W36若ZA表示天线的输入阻抗，Z0为天线的标称特性阻抗，天线互调互调产生的原因：

存在磁性物质

连接处不紧密

不同材料的金属的接触

相同材料的接触表面不光滑常见影响比较大的互调：三阶互调无源互调特性是指接头，馈线，天线，滤波器等无源部件工作在多个载频的大功率信号条件下由于部件本身存在非线性而引起的互调效应。37天线互调互调产生的原因：无源互调特性是指接头，馈线，天线，滤目录天线主要指标3.1天线电气指标3.2天线机械指标38目录天线主要指标38天线的主要机械指标天线输入接口天线尺寸天线重量风载荷工作温度湿度要求雷电防护三防能力39天线的主要机械指标天线输入接口39目录天线原理天线分类天线主要指标天线选型原则及流程天线新技术（主要应用于TD-SCDMA）40目录天线原理40目录天线主要指标4.1天线选型原则4.2天线选型流程41目录天线主要指标41天线选型原则－城区应用环境特点：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，提高网络质量和容量。天线选取原则：工作频率极化方式：±45°双极化水平波束宽度60～65°增益：15～16dBi（中等增益，频率较高时可选高增益天线，17～18dBi）下倾方式：

预置6°电下倾、或0~10°可调电下倾0~15°可调机械下倾前后比：≥25dB其他：上副瓣抑制42天线选型原则－城区应用环境特点：42天线选型原则－郊区应用环境特点：郊区的应用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：工作频率双极化和垂直极化天线均可选用水平波束宽度65°或90°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一般选择15～18dBi的中、高增益天线43天线选型原则－郊区应用环境特点：43天线选型原则－农村应用环境特点：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，覆盖是最受关注的问题，这时应结合基站周围需覆盖的区域来考虑天线的选型天线选取原则：定向天线工作频率/垂直极化/90～120°水平波束宽度/较高增益16～18dBi/不预置下倾/零点填充全向天线

工作频率/垂直极化/11dBi增益/不预置下倾/零点填充44天线选型原则－农村应用环境特点：44天线选型原则－公路应用环境特点：该应用环境下话务量低、用户高速移动、此时重点解决的是覆盖问题。公路覆盖以带状覆盖为主，故多采用双扇区站或“8”字形全向站；在穿过乡镇，旅游点的地区也可采用三扇区或心形全向站天线选取原则：定向天线

工作频率/垂直极化/30°水平波束宽度/21dBi增益/不预置下倾/零点填充“8”字形天线

工作频率/垂直极化/双向70°水平波束宽度/14dBi增益/不预置下倾/零点填充心形天线

工作频率/垂直极化/210°水平波束宽度/12dBi增益/不预置下倾/零点填充45天线选型原则－公路应用环境特点：45天线选型原则－公路（续）心型天线8字形天线46天线选型原则－公路（续）心型天线46天线选型原则－山区应用环境特点：在偏远的丘陵山区，山体阻挡严重，电波的传播衰落较大，覆盖难度大。以下这几种情况比较常见：盆地型山区建站、高山上建站、半山腰建站、普通山区建站等天线选取原则：定向天线

工作频率/垂直极化/90°水平波束宽度/15dBi增益/预置电下倾/零点填充全向天线

工作频率/垂直极化/11dBi增益/预置电下倾/零点填充47天线选型原则－山区应用环境特点：47天线选型原则－近海应用环境特点：话务量较少，覆盖面广，无线传播环境好。对近海的海面进行覆盖时，覆盖距离主要受地球球面曲率、无线传播衰减限制。考虑到地球球面曲率的影响，对海面进行覆盖的基站天线一般架设得很高，超过100m天线选取原则：定向天线工作频率/垂直极化/30°水平波束宽度/21dBi增益/不预置下倾/零点填充。48天线选型原则－近海应用环境特点：48天线选型原则－隧道应用环境特点：话务量不大，基本不存在干扰控制的问题，主要是天线的选择及安装问题。天线选取原则：小于2公里：建议选择10-12dBi的八木/对数周期/平板天线安装在隧道口内侧对2km以下的公路隧道进行覆盖；大于2公里：建议采用泄漏电缆等解决。49天线选型原则－隧道应用环境特点：49天线选型原则－室内应用环境特点：为解决室内覆盖问题，通常是建设室内分布系统，将基站的信号通过有线网络直接引入到室内各区域，再通过各室内天线完成信号收发，从而达到消除室内覆盖盲区，抑制干扰，为室内用户提供良好的网络覆盖天线选取原则：全向天线工作频率/垂直极化/360°水平波束宽度、90°垂直波束宽度/2dBi增益平板定向天线工作频率/垂直极化/90°水平波束宽度、60°垂直波束宽度/7dBi增益对数周期天线工作频率/垂直极化/55°水平波束宽度、50°垂直波束宽度/11.5dBi增益50天线选型原则－室内应用环境特点：50目录天线主要指标4.1天线选型原则4.2天线选型流程51目录天线主要指标51天线选型工作流程⑤开始天馈方案和选型流程项目网规工程师是否为重大项目天馈解决方案天馈部件销售清单总部评审总部网规接口人/天馈降成本专家组是地区部评审地区网规接口人项目网规工程师否评审通过评审通过评审否决评审否决天馈方案和天线选型通过审核①②③④核对天馈方案和型号核对天线型号项目产品经理否地区部行销部部长页签项目产品经理申请<300PCS:总部网设和行销管理部部长>300PCS:总部产品行销部部长项目产品经理申请提供报价信息总部天线接口人选型结束天线选型审批不批准不批准批准批准是否成本最优天线方案和型