天饋系統(tǒng)基本概念和天線安裝規(guī)范

1、天饋系統(tǒng)基本概念和天線安裝規(guī)范天饋系統(tǒng)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化中關(guān)鍵的一環(huán)，包含天線和與之相連傳輸信號(hào)的饋線。天饋系統(tǒng)的各種工程參數(shù)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和規(guī)劃時(shí)的設(shè)計(jì)是影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的根本因素。因此，理解、學(xué)習(xí)天饋系統(tǒng)的基本知識(shí)是非常重要的。下面就逐一介紹天饋系統(tǒng)的各種概念。1） 天線的基本概念a) 天線輻射電磁波的基本原理（基本電振子的場(chǎng)強(qiáng)疊加）；當(dāng)導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)。在理論上，如果導(dǎo)線無(wú)限小時(shí)，就形成線電流元，線電流元又被稱為基本電振子。在天線理論中，分析往往都是從基本電振子開始的，因?yàn)槿魏伍L(zhǎng)度的線天線都可以分解為許多無(wú)限小的線電流元；而這些天

2、線的輻射場(chǎng)強(qiáng)就是線電流元的場(chǎng)強(qiáng)疊加，因此，天線的輻射能力是隨著天線的長(zhǎng)度變化而變化的。根據(jù)麥克斯韋方程，考慮線電流元遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（輻射區(qū)）的情況，當(dāng)兩根導(dǎo)線的距離很接近時(shí)（左下圖），兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因此此時(shí)產(chǎn)生的總的輻射變得微弱。但如果將兩根導(dǎo)線張開（右下圖），這時(shí)由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也相同，因而此時(shí)產(chǎn)生的輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度L遠(yuǎn)小于產(chǎn)生的電磁波的波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，因而所產(chǎn)生的輻射也很微弱.；而當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就顯著增加，此時(shí)就能形成較強(qiáng)的輻射。我們把能產(chǎn)生較強(qiáng)輻射的直導(dǎo)線稱為振子。波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)一個(gè)1

3、/2波長(zhǎng)的對(duì)稱振子 在800MHz 約 200mm長(zhǎng) 400MHz 約 400mm 長(zhǎng)振子1/4波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)當(dāng)兩根導(dǎo)線的粗細(xì)和長(zhǎng)度相等時(shí)，這樣的振子叫做對(duì)稱振子。當(dāng)振子的每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)，全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)時(shí)，稱為半波對(duì)稱振子（見下圖）。當(dāng)振子的全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子。將振子折合起來(lái)的，稱之為折合振子。對(duì)稱振子是工程中用到的最簡(jiǎn)單的天線，它可以作為獨(dú)立的天線使用，也可以作為復(fù)雜天線陣的組成部分或面天線的饋源。對(duì)稱振子的方向性比基本電振子強(qiáng)一些，但仍然很弱。因此，為了加強(qiáng)某一方向的輻射強(qiáng)度，往往要把好幾副天線擺在一起構(gòu)成天線陣。在GSM系統(tǒng)中，我們采用的就是各種

4、類型的天線陣。b) 天線的方向圖和能量輻射方向的控制在實(shí)際的工程中，我們往往需要天線只接受或只向某一個(gè)方向發(fā)射。因此，我們需要各種各樣的具有方向性的天線。天線的方向性就是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來(lái)表示.如下圖所示，這就是工程意義上的典型的方向圖。方向圖又分為水平方向圖和垂直方向圖兩種。Horizontal and vertical antenna diagram with some antenna parameters 頂視側(cè)視方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收

5、電磁波的能力。那么，天線的輻射方向是如何被控制的呢？在上一節(jié)中，我們了解到最簡(jiǎn)單的天線系統(tǒng)是“對(duì)稱振子”，因此，我們先看一下，一個(gè)單一的對(duì)稱振子的方向圖是什么樣的。如下圖所示，對(duì)稱振子具有“面包圈” 形的方向圖。n 實(shí)際工程中，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，我們往往要求把“面包圈” 壓成扁平的形狀（下圖），以此達(dá)到更集中的能量輸出。而對(duì)稱振子組陣能達(dá)到這一效果，增強(qiáng)能量的方向性。在陣中有4個(gè)對(duì)稱振子 在接收機(jī)中就有4 mW功率一個(gè)對(duì)稱振子,假設(shè)在接收機(jī)中有1mW功率 側(cè)視n 當(dāng)對(duì)稱振子組陣將輻射能控制成“扁平的面包圈”形狀后，在水平方向的能量就大大增加，增加的能量稱為”天線的增益”。由此引出“

6、增益”的概念。在這兒增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd 更加集中的信號(hào)“增益”是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。n 我們?yōu)榱藢⒛芰扛蛹校砂演椛淠芸刂凭劢沟揭粋€(gè)方向，達(dá)到扇形覆蓋的效果，我們可以將反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線。（如下圖）“全向陣”例如,在接收機(jī)中為4mW功率 “扇形覆蓋天線 ”將在接收機(jī)中有8mW功率 (頂視)天線在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益。這里, “扇形覆蓋天線” 與單個(gè)

7、對(duì)稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBdn 在這里，我們注意到“dbd”這一單位，而dBd 和 dBi是有區(qū)別的。2.17dB對(duì)稱振子的增益為2.17dB 一個(gè)各向同性的輻射器,在所有方向具有相同的輻射一個(gè)單一對(duì)稱振子具有面包圈形的方向圖輻射 也就是說(shuō)：一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益用“dBd”表示一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示 例如: 3dBd = 5.17dBi1dbd2.17dbi3dbd2.17dbi3db5.17dbic) 天線的極化方向天線所產(chǎn)生的電磁波，在遠(yuǎn)處接受點(diǎn)處的局部范圍內(nèi)可視為平面波，該平面波按極化可分為線極化波、橢圓極化波或圓

8、極化波。相應(yīng)產(chǎn)生這些極化波的天線稱為線極化天線、橢圓極化天線或圓極化天線。天線的極化方向就是天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向。垂直極化水平極化+ 45度傾斜的極化- 45度傾斜的極化n 在現(xiàn)在實(shí)際的工程中，還出現(xiàn)了一種雙極化天線，它有如下特點(diǎn)：l 兩個(gè)天線為一個(gè)整體，封裝在一個(gè)面包板內(nèi)l 天線上兩個(gè)波各自獨(dú)立發(fā)出。傾斜 (+/- 45°)V/H (垂直/水平)在接受天線端，當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量。因此，當(dāng)接收天線

9、的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線也就完全接收不到來(lái)波的能量，這時(shí)稱來(lái)波與接收天線極化是隔離的。在極化天線中，還有一個(gè)隔離度的概念：也即代表饋送到一種極化的信號(hào)在另外一種極化中出現(xiàn)的比例。如下圖所示： 1000mW (即1W)1mW在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW) = 30dBd) 天線的波束寬度在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率瓣寬，也稱為半功率角。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。60°

10、(eg)峰值 - 3dB點(diǎn) - 3dB點(diǎn)3dB 波束寬度10dB 波束寬度120° (eg)峰值 - 10dB點(diǎn) - 10dB點(diǎn)“方位”即水平面方向圖“俯仰面”即垂直面方向圖32° (eg)峰值- 10dB點(diǎn)- 10dB點(diǎn)15° (eg)峰值- 3dB點(diǎn)- 3dB點(diǎn)下旁瓣抑制上旁瓣抑制 方向圖旁瓣顯示 e) 天線的前后比方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€的前后比為，所以對(duì)來(lái)自振子前后的相同信號(hào)電波具有相同的接收能力。后向功率前向功率以dB表示的前后比= 10 log 典型值為 25dB 左右,目的是有一個(gè)盡可能小的

11、反向功率(前向功率)(反向功率)f) 天線的分集技術(shù)天線的分集技術(shù)被廣泛應(yīng)用于對(duì)付移動(dòng)通信系統(tǒng)中的衰落。如前一章所述，多徑效應(yīng)引起的快衰落往往會(huì)降低話音質(zhì)量，為了保障通話質(zhì)量就要有衰落儲(chǔ)備，也就是接受電平的冗余量，接受質(zhì)量要求越高，衰落儲(chǔ)備也就越高。如果不采用分集技術(shù)的話，發(fā)射機(jī)就必須提高功率電平以滿足衰落儲(chǔ)備的要求。在移動(dòng)通訊中，由于上行鏈路受到移動(dòng)臺(tái)終端電池容量的限制，因此就采用基站分集技術(shù)來(lái)降低對(duì)移動(dòng)臺(tái)功率的要求。在GSM系統(tǒng)中常采用空間分集和極化分集。空間分集是GSM常采用的一種方式，通常基站天線都是一發(fā)兩收所組成，也有互為收發(fā)（兩根天線）的。分集接受由兩根相距一定距離的接受天線共同接

12、受信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩根接受天線距離的大小由兩路接受信號(hào)的相關(guān)性來(lái)決定。一般來(lái)講，兩天線間隔距離越大，兩接受信號(hào)的相關(guān)系數(shù)越小。而最佳的接受方向是與兩分集天線所在平面的垂直方向。對(duì)于目前我國(guó)市區(qū)的情況，其小區(qū)半徑若在3公里左右，基站天線在30米左右，則采用相距3米的分集天線來(lái)克服多徑衰落?？臻g分集又分為水平分集和垂直分集兩種，通常要獲得相同的相關(guān)系數(shù)，垂直距離應(yīng)當(dāng)為水平距離的5倍。因此，目前一般采用水平分集來(lái)增加3分貝的增益。由于受到天線鐵塔平臺(tái)的空間限制，因此空間分集實(shí)施的工程難度較大。極化分集是另一種GSM系統(tǒng)中采用的分集方法。在移動(dòng)通信中，很少有用戶會(huì)完全直著手機(jī)進(jìn)行通話，而產(chǎn)生完全垂直的極化

13、波；此外，多徑環(huán)境也會(huì)使傳播的電磁波方向發(fā)生隨機(jī)變化，稱為去極化相應(yīng)。因此，倘若采用接受極化分集就會(huì)對(duì)這些不良影響產(chǎn)生較好的改善效果。極化分集是通過(guò)極化分集天線（雙極化天線）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雙極化天線一般是在極化平面上由兩個(gè)互相垂直（正交）的半波振子所構(gòu)成的交叉振子天線。這兩個(gè)互相垂直的天線可以合成在同一個(gè)天線單元體內(nèi)，這意味著如采用收發(fā)共用，則每個(gè)扇區(qū)只需要一根天線。雙極化天線有正交和45度兩種極化方式，正交極化方向天線的兩個(gè)接受信號(hào)的相關(guān)系數(shù)為0，45度極化方向天線的接受信號(hào)的相關(guān)系數(shù)為0.3。極化分集工程實(shí)施簡(jiǎn)單，但在下行鏈路上由于信號(hào)功率要分路，因此有3db的損耗。這兩種分集方式按性質(zhì)來(lái)講都

14、屬于微分集技術(shù)，微分集技術(shù)只利用接收機(jī)進(jìn)行分集，接受同一發(fā)射點(diǎn)發(fā)射的同一信號(hào)，對(duì)于改善多徑效應(yīng)帶來(lái)的瑞利衰落作用突出，但對(duì)于陰影效應(yīng)引起的慢衰落作用不大。要克服這些陰影效應(yīng)，可以采用宏分集的方法（也稱為基站分集），它允許移動(dòng)臺(tái)同時(shí)鏈接到不同的基站上，同時(shí)接受幾個(gè)基站來(lái)的信號(hào)和同時(shí)發(fā)給幾個(gè)基站信號(hào)。IS-95 CDMA采用宏分集來(lái)消除陰影和實(shí)現(xiàn)軟切換。g) 天線的下傾角為使波束指向朝向地面, 需要天線下傾。一般天線有兩種下傾：機(jī)械下傾和電下傾。機(jī)械下傾是利用天線系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)調(diào)整安裝螺母使天線不再垂直安裝，而是下傾指向地面。這種天線在調(diào)試下傾角時(shí)必須注意，因?yàn)檫@會(huì)干擾小區(qū)覆蓋形狀并且可能發(fā)生無(wú)法

15、預(yù)計(jì)的反射；另一種電下傾是利用相控陣天線原理，采用賦形波束技術(shù)，調(diào)整天線各單元的相位，使綜合后的天線波形近似于余割平方函數(shù)而產(chǎn)生下傾的效果。這種天線的安裝是垂直的、但天線的波束是指向地面的。在現(xiàn)場(chǎng)使用中，這兩種天線都有，有些還是機(jī)械加電子下傾，所以一定要辨明天線型號(hào)，區(qū)別對(duì)待。無(wú)下傾電下傾機(jī)械下傾 天線波束下傾的演示h) 天線的輸入阻抗天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會(huì)減少?gòu)奶炀€進(jìn)入饋線的有效信號(hào)功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)，基

16、本半波振子，即由中間對(duì)稱饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)線，其輸入阻抗為（73.142.5）歐姆。當(dāng)把振子長(zhǎng)度縮短時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，即使半波振子的輸入阻抗為73.1歐（標(biāo)稱75歐）。而全長(zhǎng)約為一個(gè)波長(zhǎng)，且折合彎成形管形狀由中間對(duì)稱饋電的折合半波振子，可看成是兩個(gè)基本半波振子的并聯(lián)，而輸入阻抗為基本半波振子輸入阻抗的四倍，即292歐（標(biāo)稱300歐）。i) 天線的輸入頻率（帶寬）無(wú)論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。 有幾種不同的定義： 一種是指

17、天線增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度； 一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說(shuō)，就是當(dāng)天線的輸入駐波比1.5時(shí)，天線的工作帶寬。當(dāng)天線的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線性能要下降在天線工作頻帶內(nèi),天線性能下降不多,仍然是可以接受的。在 820 MHz 1/2 波長(zhǎng) 為 180mm, 在890 MHz 為 170mm；175mm對(duì) 850MHz 將是最佳的。該天線的頻帶寬度 = 890 - 820 = 70MHz在 850MHz1/2 波長(zhǎng)振子最佳在890MHz天線振子在820MHzj) GSM系統(tǒng)中使用的主要天線類型介紹在GSM系統(tǒng)中，可以將天線進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類

18、：如全向天線、定向天線、特殊天線、多天線系統(tǒng)。全向天線的增益一般為69dbd（大多為11dbi），它的半功率角度為360度，通常用于覆蓋農(nóng)村和郊區(qū)；定向天線的典型增益為916dbd（大多為16dbi），定向天線做成的小區(qū)為扇形小區(qū)，可以改善覆蓋并降低干擾。定向天線的方位角半功率角通常有60度和120度，由它構(gòu)成的扇形小區(qū)是最常用的GSM布網(wǎng)方式；特殊天線用于特殊場(chǎng)合，如室內(nèi)、隧道等，通常有分布式天線系統(tǒng)、泄漏同軸電纜等；多天線系統(tǒng)是許多單獨(dú)天線形成一合成輻射方向圖。這種系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的應(yīng)用是在天線塔上裝兩個(gè)方向的天線，通過(guò)功率分配器饋電目的是為了加大小區(qū)覆蓋范圍，但得到的空間分集非常復(fù)雜，一般用于

19、農(nóng)村地區(qū)不能使用全向天線的地方。（附頁(yè)一中列出常用天線類型表）2） 饋線（傳輸線）的基本概念a) 傳輸線（天饋線）的基本概念連接天線和基站輸出（或輸入）端的導(dǎo)線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量。因此它應(yīng)能將天線接收的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或平衡。當(dāng)傳輸線的幾何長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)就叫做長(zhǎng)傳輸線，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)線。b) 傳輸線的種類、阻抗和饋線衰減常數(shù)超短波段的傳輸線一般有兩種：平行線傳輸線和同軸電纜傳輸線（微波傳輸線有波導(dǎo)和微帶等） 。

20、平行線傳輸線通常由兩根平行的導(dǎo)線組成。它是對(duì)稱式或平衡式的傳輸線。這種饋線損耗大，不能用于UHF頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導(dǎo)線為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體對(duì)地不對(duì)稱，因此叫做不對(duì)稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜工作頻率范圍寬，損耗小，對(duì)靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)的干擾卻無(wú)能為力。使用時(shí)切忌與有強(qiáng)電流的線路并行走向，也不能靠近低頻信號(hào)線路。GSM系統(tǒng)所用天饋為同軸電纜。無(wú)限長(zhǎng)傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號(hào)。表示。同軸電纜的特性阻抗。138/r×log(D/d)歐姆。 通常。=50歐姆/或75歐姆；D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；d為其芯線外徑；r為導(dǎo)體間絕

21、緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。 由上式不難看出，饋線特性阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗大小無(wú)關(guān)。一般GSM工程上采用的饋線為口徑為7/8 inch；在Alcatl系統(tǒng)的雙頻小區(qū)中DCS1800使用13/8 inch口徑的饋線。信號(hào)在饋線里傳輸，除有導(dǎo)體的電阻損耗外，還有絕緣材料的介質(zhì)損耗。這兩種損耗隨饋線長(zhǎng)度的增加和工作頻率的提高而增加。因此，應(yīng)合理布局盡量縮短饋線長(zhǎng)度。損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位用分貝（dB）米或分貝百米表示。這里順便再說(shuō)明一下分貝的概念，當(dāng)輸入功率為。輸出功率為時(shí)，傳輸損耗可用表示，(dB)10×log

22、(。/)(分貝)。c) 匹配的概念什么叫匹配？我們可簡(jiǎn)單地認(rèn)為，饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗。時(shí)，稱為饋線終端是匹配連接的。當(dāng)使用的終端負(fù)載是天線時(shí)，如果天線振子較粗，輸入阻抗隨頻率的變化就較小，容易和饋線保持匹配，這時(shí)振子的工作頻率范圍就較寬。反之，則較窄。在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會(huì)受周圍物體存在和雜散電容的影響。為了使饋線與天線嚴(yán)格匹配，在架設(shè)天線時(shí)還需要通過(guò)測(cè)量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。n 匹配和失配例天線50ohms 80 ohms電纜 50 ohms不可匹配要獲得良好的電性能阻抗必須匹配（如下圖所示：）d) 天饋的反射損耗（return loss）和電壓駐

23、波比（vswr）當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線上只有入射波，沒(méi)有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁ǎ伨€上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。朝前: 10W返回: 0.5W50ohms80 ohms9.5 W而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來(lái)形成反射波。這里的反射損耗為 10log(10/0.5) = 13dB、在不匹配的情況下,饋線上同時(shí)存在入射波和反射波。兩者疊加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反

24、的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。反射波幅度 （。） 反射系數(shù) 入射波幅度 （。） 駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比(VSWR) 駐波波腹電壓幅度最大值max （1+） 駐波系數(shù) 駐波波節(jié)電壓輻度最小值min （1-）終端負(fù)載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波系數(shù)越接近于，匹配也就越好。在工程上常用VSWR和return loss做為天線測(cè)量的重要指標(biāo)。一般在工程上要求VSWR的值不超過(guò)1.5。e) 平衡裝置（*）電源、負(fù)載和傳輸線，根據(jù)它們對(duì)地的關(guān)系，都可以分成平衡和不平

25、衡兩類。若電源兩端與地之間的電壓大小相等，極性相反，就稱為平衡電源，否則稱為不平衡電源；與此相似，若負(fù)載兩端或傳輸線兩導(dǎo)體與地之間阻抗相同，則稱為平衡負(fù)載或平衡（饋線）傳輸線，否則為不平衡負(fù)載或不平衡（饋線）傳輸線。不平衡電源或不平衡負(fù)載之間應(yīng)當(dāng)用同軸電纜連接，在平衡電源與平衡負(fù)載之間應(yīng)當(dāng)用平行（饋線）傳輸線連接，這樣才能有效地傳輸電磁能，否則它們的平衡性或不平衡性將遭到破壞而不能正常工作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常在中間加裝“平衡不平衡”的轉(zhuǎn)換裝置，一般稱為平衡變換器。l 二分之一波長(zhǎng)平衡變換器又稱“”形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平衡負(fù)載連接時(shí)的平衡變換，并有阻抗變換作用。等效為RL/2RL

26、/2/2移動(dòng)通信系統(tǒng)中，采用的同軸電纜通常特性阻抗為50歐，所以還必須采用適當(dāng)間距的振子將折合式半波振子天線的阻抗調(diào)整到200歐左右，才能實(shí)現(xiàn)最終與主饋線50歐同軸電纜的阻抗匹配。l 四分之一波長(zhǎng)平衡-不平衡變換器利用四分之一波長(zhǎng)短路傳輸線終端為高頻開路的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)天線平衡輸入端口與同軸饋線不平衡輸出端口之間的平衡-不平衡變換。導(dǎo)電反射底板/2長(zhǎng)對(duì)稱振子1/4波長(zhǎng)3） Alctel天饋系統(tǒng)工程規(guī)范和建議1. 天線高度設(shè)置u 山區(qū)* 要求覆蓋區(qū)域盡量在GSM/DCS基站可見的范圍內(nèi)如果基站和要求覆蓋區(qū)域被山體阻擋，則覆蓋沒(méi)有保證。地形大幅度起伏和小山丘的遮擋，都可能產(chǎn)生局部覆蓋盲區(qū)。*盡量避免設(shè)立

27、山上基站如果要建立山頂基站，而且保證鄰近的城鎮(zhèn)覆蓋良好，那么必須滿足的條件有：（1） 天線距地高度： 全向天線高度<200米； 定向天線高度<300米。（2） 要求覆蓋區(qū)域必須在山上基站可視范圍內(nèi)。（3） 要求基站和城鎮(zhèn)最遠(yuǎn)端的水平距離<5-6公里。否則，對(duì)城鎮(zhèn)的室內(nèi)覆蓋和良好的室外覆蓋沒(méi)有保證。*如果在城鎮(zhèn)中建立基站，而且保證鄰近的城鎮(zhèn)覆蓋良好，那么必須滿足的條件有：（1）天線距地高度： 50-75米。（2）基站必須臨近要求覆蓋區(qū)域，和要求覆蓋區(qū)域之間沒(méi)有山體阻擋。如果天線距地高度小于40米，天線室內(nèi)覆蓋范圍小，遇高大建筑/地形阻擋有室內(nèi)外覆蓋問(wèn)題。u 平原地區(qū) *天線距地

28、高度：50-75米。如果天線距地高度小于40米，天線室內(nèi)覆蓋范圍小，遇高大建筑/地形阻擋有室內(nèi)外覆蓋問(wèn)題。u 城市地區(qū) *天線距地高度 35-40 米, 站間距小于1公里.應(yīng)避免近距離有高大建筑物的阻擋.對(duì)于宏蜂窩站址的選擇應(yīng)避免小于300米, 若在話務(wù)量較高的區(qū)域無(wú)法滿足最小站距,應(yīng)建議采用微蜂窩.基站如果設(shè)在建筑物的樓頂,機(jī)房應(yīng)盡量設(shè)在建筑物的頂層,以減少饋線的長(zhǎng)度,從而減少信號(hào)在饋線中的損耗. 此損耗對(duì)于1800M系統(tǒng)的影響尤為明顯. 如果采用7/8英寸的饋線, 在900M系統(tǒng)中饋線長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)控制在75米以內(nèi), 1800M應(yīng)在50米以內(nèi).u 微蜂窩站址室外覆蓋區(qū)域，天線高度不能超過(guò)15米，

29、覆蓋半徑應(yīng)控制在200米以內(nèi)（可以通過(guò)安裝在墻角等方法來(lái)減小覆蓋面積，從而減少對(duì)其它地區(qū)話務(wù)的吸收）。對(duì)于拐角的覆蓋應(yīng)特別注意，一般在15度以內(nèi)，可保證覆蓋。如下圖所示。約15度 對(duì)于室內(nèi)覆蓋，特別要建立大型室內(nèi)覆蓋的配置，我們要做一些必要的工作，如進(jìn)行充分的站址查勘，確定典型的站址位置，對(duì)室內(nèi)覆蓋做一些簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)，使用戶對(duì)此結(jié)果信服，此方案需具有靈活性，同時(shí)還應(yīng)從整個(gè)工程費(fèi)用的角度加以比較。由于建筑物結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，以及阿爾卡特微小區(qū)的特點(diǎn)，我們感到使用有源分布式天線系統(tǒng)，具有極大的靈活性，能取得更好的效果。分布式天線主要由三級(jí)系統(tǒng)器件組成，第一級(jí)為主集線器，連接微小區(qū)的饋線口，并具有

30、告警輸出功能，第二級(jí)為擴(kuò)展集線器，通過(guò)光纖與主集線器相連，第三級(jí)為天線控制單元，通過(guò)雙絞線與擴(kuò)展集線器相連，再通過(guò)同軸電纜連接天線單元。為了達(dá)到較好的室內(nèi)覆蓋要求，提高服務(wù)質(zhì)量，提供所需的容量，減輕室外宏小區(qū)的負(fù)擔(dān)，我們還應(yīng)考慮信號(hào)覆蓋與干擾的關(guān)系，室內(nèi)小區(qū)的信號(hào)必須足夠強(qiáng)，以致于可以覆蓋整個(gè)建筑物的內(nèi)部，但是又不能對(duì)室外小區(qū)產(chǎn)生干擾，特別是在較高樓層的時(shí)候，所以信號(hào)一定要得到控制。要達(dá)到這一要求，首先應(yīng)對(duì)建筑物的位置，形狀，樓層，結(jié)構(gòu)等各種信息進(jìn)行必要的了解，得到一個(gè)建筑物的整體描述，同時(shí)向用戶了解他們的希望和要求，這些信息有助于我們提出一個(gè)更加優(yōu)秀的技術(shù)方案。其次，要對(duì)站址進(jìn)行查勘，確定設(shè)

31、備位置以及饋線走向和長(zhǎng)度，為了得到現(xiàn)在的覆蓋情況和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，還應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量和掃頻工作?，F(xiàn)在就可以進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)了，確定傳播測(cè)試的策略和天線的要求，考慮現(xiàn)有情況和用戶的要求，大致確定分布式系統(tǒng)的位置和走線。再根據(jù)傳播的預(yù)測(cè)，確定天線的位置和數(shù)量。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮天線的數(shù)量，安裝的可能性，現(xiàn)有情況及用戶的要求。2天線方向和位置安排（針對(duì)郊區(qū)等站址稀疏區(qū)域）定向天線方向：結(jié)合話務(wù)量分布情況, 及基站周圍的地理環(huán)境。務(wù)必將天線主波瓣方向?qū)?zhǔn)主要覆蓋區(qū)域, 天線正向應(yīng)盡量避開近距離內(nèi)的高大建筑阻擋和山形阻擋。兩定向天線間夾角應(yīng)大于90度。在沒(méi)有特別要求時(shí), 全網(wǎng)各基站天線的方向角應(yīng)盡可能一致, 以使覆

32、蓋范圍均勻。全向天線方向：應(yīng)盡量使主要天線（如：收發(fā)共用天線）面臨主要覆蓋區(qū)域，勿使兩者被鐵塔阻隔。l 天線應(yīng)支離塔體>1米，天線離周圍金屬阻擋反射體>1米。l 天線應(yīng)盡量避開微波天線，防止天線波形圖變形（特別是全向天線）。l 天線應(yīng)盡量避開尋呼天線，天線與之至少分層不交錯(cuò)，建議天線垂直間距4米。l 一般情況下，RX天線應(yīng)占據(jù)較高位置，如果使用雙工器，應(yīng)使收發(fā)共用天線占據(jù)較高位置。3天線下傾角的設(shè)置HHPBW 天線下傾角的預(yù)設(shè)主要利用幾何光學(xué)的原理來(lái)估計(jì)。我們要考慮到天線的垂直HPBW，天線掛高，天線到服務(wù)區(qū)的距離，天線附近的地形地貌等。同時(shí)，下傾角對(duì)于接收和發(fā)射天線必須保持一致。

33、 D ABC如上圖所示，如果天線的下傾角a小于HPBW/2,那么小區(qū)的覆蓋范圍由C點(diǎn)來(lái)決定。下面的公式給出了這幾個(gè)參數(shù)的關(guān)系： DC= H/tan(a-HPBW/2)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)就是： a=arctan(H/DC)+HPBW/2;在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以考慮天線位置D到業(yè)務(wù)區(qū)中心B點(diǎn)的距離，這樣一來(lái)，我們的下傾角計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為： a=arctan(H/DB); DB=H*ctan(a);一般，我們有下面的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 下傾角a(度)2468101214 ctan(a)28.614.39.57.15.74.744天線隔離要求u 900M（針對(duì)全向天線/11dBi和定向天線105度/16.5dBi）*

34、GSM Tx天線和GSM Rx天線不可同平臺(tái)，分層即可。* 定向GSM Tx天線之間可以同平臺(tái)，（夾角>90度），同臺(tái)水平間距大于1米。* GSM Rx天線和 TACS Rx天線可以同平臺(tái)，同臺(tái)水平間距大于1米。* GSM Rx天線和TACS Tx天線不可同平臺(tái)，分層即可（GSM方有雙工器例外）。* GSM Tx天線和TACS Tx天線可同平臺(tái)，同臺(tái)水平間距大于3米。* 65度/15.5dBi/1.29米雙極化天線，同臺(tái)兩兩間隔3米。u 1800M1 DCS Tx天線和DCS Rx天線不可同平臺(tái)，分層即可。2 定向DCS Tx天線之間可同平臺(tái)（建議夾角>90度），同臺(tái)水平間距建議大于1米。3 DCS Rx天線和TACS Rx天線可同平臺(tái)，同