天線原理和應用

1、天線原理和應用天線原理和應用C網基站室徐 健2004年9月23日天線原理w 天線定義：輻射或接收無線電波的裝置。w 衡量天線性能的因素：n天線是無線通信系統最基本部件，決定了通信系統的特性。不同的天線有不同的輻射類型、極性、增益以及阻抗。 同軸線變化為天線傾斜振子 傾斜振子傾斜振子 良好輻射特性良好輻射特性 良好的帶寬良好的帶寬(20%) 通用元件適用于各類通用元件適用于各類陣天線陣天線 傾斜振子具備良好的傾斜振子具備良好的交叉極化性能交叉極化性能貼片式振子貼片式振子貼片式振子用于低標準要求區(qū)域用于低標準要求區(qū)域是重要的是重要的容易被仿造容易被仿造窄帶窄帶 (10%)極化純度較差且與振極化純度

2、較差且與振子相比輻射區(qū)不夠合子相比輻射區(qū)不夠合理理方向性w 方向性：通常要求天線不是向所有方向均勻地輻射，而是要求增強某一（或某些）方向的輻射并抑制其他方向的輻射（接收狀態(tài)反之）。增益w 增益通常指最大輻射方向的功率增益值。w 天線增益一般常用dBd和dBi兩種單位。dBi用于表示天線在最大輻射方向場強相對于全向輻射器（如圖一中）的參考值；而相對于半波振子（如圖一左）的天線增益用dBd表示。兩者有一個固定的dB差值（如圖一右），即0dBd等于2.15dBi。w 東莞現在一般天線的增益單位都是用dBi，從12-21dBi都有使用。波瓣寬度w 波瓣寬度是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬

3、度，所以也可以稱為3dB波瓣寬度。通常6dB波瓣寬度約為3dB的1.5倍。1、水平波瓣寬度w 全向天線的水平波瓣寬度是360；w 定向天線一般有30、45、65、90w 拋物面天線一般有11、14、16w 以上天線在東莞都有使用波瓣寬度22、垂直波瓣寬度w 一般來說，在采用同類的天線設計技術條件下，增益相同的天線中，水平波瓣越寬，垂直波瓣越窄。 w 在天線選型時，為了保證對服務區(qū)的良好覆蓋，減少死區(qū)，在同等增益條件下，所選天線垂直波瓣3dB寬度應盡量寬些。工作頻段w GSM900天線：870960MHzw CDMA800天線：824896MHzw 雙頻天線：824960MHzw DCS1800

4、天線：w CDMA1900天線：18501990MHzw 其余還有全頻段天線，包含了從CDMA800頻段到3G頻段，目前東莞還沒有使用。w 全頻段天線好處是使用天線數量少，缺點是工作頻段越寬，天線駐波比越大。極化方式w 天線的極化是指天線輻射時形成的電場強度方向 。w 共有6中極化方式：垂直、水平、45、45、水平/垂直、 45。目前中國一般使用以下兩種：w 垂直極化：通常我們稱為單極化；w 45極化：通常我們稱為雙極化。下傾方式w 天線下傾有多種方式：機械下傾、固定電調下傾、可調電調下傾、遙控可調電調下傾。下傾方式2w 一般機械下傾在46以上、電調下傾在810以上開始，天線方向圖會產生畸變。

5、w 所以實際下傾超過10時，最好使用機械下傾電調下傾相結合的方式，保證天線波行。w 另外，機械下傾時，后瓣會上翹；而電調下傾時，后瓣也會同時下傾。下傾方法的比較10電下傾電下傾10機械下傾機械下傾6 電下傾電下傾+ 4 機械下傾機械下傾確定下傾角w 天線高度天線高度: 20米米,40米和米和60米米 電子下調改善了載電子下調改善了載/干比干比 機械下調導致載機械下調導致載/干比惡化干比惡化 機械下調的最佳角度約機械下調的最佳角度約5度度 電子下調適用于宏蜂窩電子下調適用于宏蜂窩,其其 最佳角度約最佳角度約10度度 實際實際上上電調的曲線斜率并電調的曲線斜率并非非 如此高如此高 電調天線在不同傾

6、角時機械角和電調角的搭配電調天線在不同傾角時機械角和電調角的搭配電調天線在不同傾角時機械角和電調角的搭配總傾角 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18機械468電調81012以下數值是咨詢過幾個天線廠家，結合實際情況給出的建議值，僅供參考。前后比l方向圖中，前后向最大接收電平之比稱為前后比。它反映天線的能量轉化效率，前后比的大小決定天線的定向輻射/接收性能的好壞。前向功率前向功率以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 log 典型值為典型值為 25dB 左右左右目的是有一個盡可能小的反射能量目的是有一個盡可能小的反射能量(前向功率前向功率)

7、(反向功率反向功率)后向功率后向功率旁瓣抑制與零點填充w 普通天線在近基站處會產生覆蓋死角（盲區(qū)），上翹的第一副瓣會對遠處的高樓產生越區(qū)覆蓋w 旁瓣抑制一般能夠使第一副瓣減弱3dB左右，減少對遠處高樓的影響；零點填充會加強近基站處的覆蓋，所以一般天線掛高較高，都會采用具有此類功能的天線。缺點是主瓣方向的增益一般會損失1dB左右。w 實際應用中，天線掛高不是很高，由于有各種反射等無線因素，死角基本不會造成太大的影響。零點填充方向圖-150-120-90-60-3003060901201501800-10-20-30# Model: CPX308D-D# Freq: 840 MHz-150-120

8、-90-60-3003060901201501800-10-20-30Elevation PatternFreq = 0.900 GHz8-Element No Nullfillw 從天線方向圖可以看出，第一上旁瓣也有一定的增益，將會對遠處的高樓造成越區(qū)覆蓋。阻抗和駐波比（） w 天線駐波比表示天饋線與基站（收發(fā)信機）匹配程度的指標。w 天線系統的輸入阻抗直接影響天線發(fā)射效率。w 當駐波比（）：時沒有反射波，電壓反射比為。w 當大于時，反射功率也隨之增加。發(fā)射天線給出的駐波比值是最大允許值。w 例如：為：時意味著，反射功率消耗總發(fā)射功率的，信號損失。為：時，損失功率，信號降低。w 駐波比增加會

9、增大饋線的損耗。在VSWR=1（全匹配）情況下測的 ，7/8電纜損耗4dB/100m。駐波比海天天線簡介w 命名型號：HTDBS086515(6)w HT海天w D定向w B、P型式（B表示板狀，P表示拋物面）w S雙極化w 08頻率（09表示GSM900，18表示DCS1800，08/09表示CDMA800和GSM900雙頻）w 65水平波瓣寬度w 15增益w （6）電下傾角度（6固定不可調）海天天線2w 東莞常用海天天線型號和參數wHTDBS086515(3)：雙極化板狀天線，水平65、垂直14、增益15dBi，長1.3m，內置3固定電下傾，CDMA800天線wHTDBS086515(6)

10、：內置6固定電下傾wHTDBS086517(3)：增益16.8dBi、垂直8，長1.9m，內置3固定電下傾w HTDBS096517(3)：GSM900天線wHTPS08/0918/1.2：拋物面天線，水平14、垂直16， CDMA900和GSM800雙頻、增益18dBi，直徑1.2mwHTPS08/0920/1.5：水平12、垂直14，增益20dBi、直徑1.5mwHTPS08/0921/1.8：水平11、垂直13，增益21dBi，直徑1.8mwHTPS1822/1.2：水平9、垂直11，增益22dBi，DCS1800天線，直徑1.2m海天天線3w 東莞高層覆蓋使用天線：w 拋物面：水平15、垂直17；水平11、垂直13；w 水平30系列：垂直71428；w 水平45系列：垂直71428；w 水平65系列：垂直1428；w 水平90系列：垂直28w 頻段有800、900、1800、800900全頻段4種。桑瑞天線w 目前東莞使用的桑瑞ARGUS天線都是雙頻段、雙極化、水平65、010可連續(xù)電調、帶上旁瓣抑制和零點填充。w CPX304DCI（D手動電調；DR遙控電調）：增益14dBi、垂直17、長1.1m；w CPX306DCI：增益15.5dBi、垂直13、