天線基本知識及天線選型 16

1、天線基本知識及天線選型掌握半波振子、工作頻段、回波損耗、輸入阻抗等天線的電氣性能參數(shù)。了解天線尺寸、天線抱桿、工作和存儲環(huán)境等天線的機械性能參數(shù)。掌握根據(jù)不同的地理環(huán)境和實際需要情況選擇合適的電性能和機械性能參數(shù)的天線。學習目標2簡介基站天饋結(jié)構天線電性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹課程內(nèi)容3簡介無線網(wǎng)絡規(guī)劃優(yōu)化中，天線的選擇非常重要。合理的天線不僅可以提高網(wǎng)絡的覆蓋質(zhì)量和容量，還可以大大縮短網(wǎng)絡規(guī)劃和優(yōu)化的時間，節(jié)省人力物力。 本課程用于指導選用合適天線；也可用在網(wǎng)絡優(yōu)化階段，作為優(yōu)化的一種手段，判斷是否需要更換天線。 4簡介基站天饋結(jié)構天線電性能參

2、數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹課程內(nèi)容5基站天饋結(jié)構8 防雷保護器主饋線（7/8“）5 饋線卡6 走線架4 接地裝置3 接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶1 天線調(diào)節(jié)支架GSM/CDMA板狀天線抱桿（50114mm）2 室外饋線9 室內(nèi)超柔饋線7 饋線過線窗基站主設備6基站天饋結(jié)構7簡介基站天饋結(jié)構天線電性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹課程內(nèi)容8天線電性能參數(shù)半波振子工作頻段輸入阻抗電壓駐波比極化方式增益方向圖波束寬度下傾角前后比波瓣抑制和零點填充三階互調(diào)天線口隔離9Wavelength1/2 Waveleng

3、th1/4 Wavelength1/4 Wavelength1/2 WavelengthDipole 1900MHz ：166mm 800MHz ：333mm 對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地單獨立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長、全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子。天線基礎半波振子(Dipoles)101個 dipole 接收功率：1mW多個 dipole組陣接收功率：4 mWGAIN= 10log(4mW/1mW) = 6dBd半波振子 (Dipoles

4、)11工作頻段(Frequency Range)天線的工作頻段必須與所設計系統(tǒng)的頻段相對應，從降低帶外干擾信號的角度考慮，所選天線的帶寬剛好滿足頻帶要求即可。工作帶寬（ BANDWIDTH ）= 896 - 824 = 72MHzOptimum 1/2 wavelengthfor dipole at 860MHzat 896MHzAntenna Dipoleat 824MHz示例：CDMA 800MHz 系統(tǒng)天線的工作帶寬12CDMA系統(tǒng)天線的工作帶寬GSM 900 : 890-960MHzGSM 1800 : 1710-1880MHzGSM 雙頻 : 890-960MHz & 1710-18

5、80MHzCDMA常用的頻段有450M800M1900M CDMA 450 : 450-468MHzGOTA 800M ：806-866MHzCDMA 800 : 824-896MHzCDMA 1900 : 1850-1990MHz13IMT2000:FDD頻段:19201980MHz/21102170MHz FDD補充頻段:17551785MHz/18501880MHz 占用60MHz+30MHz（對稱頻段）TDD頻段:18801920MHz、20102025MHz TDD補充頻段:23002400MHz 占用40MHz+15MHz+100MHz（非對稱頻段）3G常用工作頻段14輸入阻抗(I

6、mpedance)50Cable 50 ohmsAntenna 50 ohms15輸入阻抗(Impedance)匹配的優(yōu)劣一般用四個參數(shù)來衡量即反射系數(shù)，行波系數(shù)，駐波比和回波損耗，四個參數(shù)之間有固定的數(shù)值關系，使用那一個純出于習慣。在我們?nèi)粘＞S護中，用的較多的是駐波比和回波損耗。一般移動通信天線的輸入阻抗50。天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時饋線終端沒有功率反射，饋線上沒有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。

7、169.5 W80 ohms50 ohmsForwarda: 10WBackward: 0.5W回波損耗Return Loss： 10log(10/0.5) = 13dB駐波比VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)回波損耗(Return Loss)17電壓駐波比VSWR:微波傳輸線的阻抗必須與天線的輸入阻抗匹配否則就會有反射波產(chǎn)生，流向信號源由反射波和入射波合成而產(chǎn)生的稱為駐波 駐波信號振幅的最大值與最小值之比稱為電壓駐波比VSWR 它是行波系數(shù)的倒數(shù)，其值在1到無窮大之間。駐波比為1，表示完全匹配；駐波比為無窮大表示全反射，完全失配。在移動通信系統(tǒng)中，一般要求駐

8、波比小于1.5，但實際應用中VSWR應小于1.3。過大的駐波比會減小基站的覆蓋并造成系統(tǒng)內(nèi)干擾加大，影響基站的服務性能?；夭〒p耗： 它是反射系數(shù)絕對值的倒數(shù)，以分貝值表示。回波損耗的值在0dB 到無窮大之間，回波損耗越小表示匹配越差，回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射，無窮大表示完全匹配。在移動通信系統(tǒng)中，一般要求回波損耗大于14dB。電壓駐波比(VSWR)18Ant VSWR = 1.5:1Return Loss = 20 Log VSWR +1 = 14dB VSWR-1+40 dBm(10 watts)+26 dBm0dBiEIRP = +39.8 dBm(400mW)電壓駐波比(V

9、SWR)19天線分集方式空間分集空間分集：當兩個接收天線間隔一定距離，就可接收到具有不同衰落包絡的同一個信號，這兩個信號的相關系數(shù)小于0.7 ，就可滿足分集接收要求?？臻g分集對天線安裝提出了要求：D10 h/D11h是天線高度，D是天線間隔。空間分集天線僅采用在水平方向有間隔。極化分集極化分集：每個載頻的每個扇區(qū)使用一個45雙極化天線就可以完成分集接收。兩個相互垂直的45極化是正交極化，有較好的分集接收能力。20極化方式(Polarization)VerticalHorizontal+ 45degree slant- 45degree slant21V/H (Vertical/Horizont

10、al)Slant (+/- 45)極化方式(Polarization)22極化方式(Polarization)單極化天線多采用垂直線極化雙極化天線多采用45雙線極化23天線極化方式的選取原則在城區(qū)，基站數(shù)目較多，每個基站的覆蓋半徑較小，考慮到安裝方便，加上城區(qū)基站調(diào)整可能性比較大，為了保證分集效果，建議采用雙極化天線。在郊區(qū)和農(nóng)村，基站數(shù)目較少，每個基站覆蓋半徑較大，采用空間分集對接收效果略有改善，可以采用空間分集的單極化天線。通常情況下，如果沒有特殊要求，建議全部選用雙極化天線，對施工和后續(xù)的調(diào)整都比較有利。24增益 注意：天線只是無源傳輸器件，不能放大能量！增益是指：在輸入功率相等的條件下

11、，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。25半波振子理想點源（無耗均勻輻射器）0dBd = 2.15dBi2.15dB常用單位：dBd 和 dBi dBi： 表示天線在最大輻射方向場強相 對于全向輻射器的參考值。dBd: 表示天線在最大輻射方向場強相對于半波振子的參考值兩者有一個固定的差值：dBi=dBd+2.15增益 26天線增益實例BaseStationTransmitter(20 watts)Convert to dBm10Log(20) + 3

12、0 = +43 dBmjumperHeliaxCablejumper-0.5dB-0.5dB-3dBAntenna Gain= + 18 dBiAnt InputPower = + 39dBmEiRP = +39 + 18 = +57 dBm EIRP（有效輻射功率） 實例27天線增益目前基站天線的增益范圍從0dBi 到20dBi 以上均有應用。室外基站采用全向天線時增益多為9-12dBi，采用定向天線時增益多為15-20dBi。水平波束相對較窄的天線多用于地廣人稀的道路的覆蓋，增益一般為20dBi。室內(nèi)覆蓋的天線,增益一般為0-8 dBi。28方向圖（Pattern）發(fā)射天線的基本功能之一是

13、把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。 但實際中的天線輻射圖都比較復雜，稱之為天線方向圖。29120 (eg)PeakPeak - 10dBPeak - 10dB10dB Beamwidth60 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB3dB Beamwidth波束寬度（Beamwidth）方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強度降低 3 dB（功率密度降低一半）的兩點間的夾角定義為波瓣寬度（又稱 波束寬度 或 主瓣寬度 或 半功率角）。波瓣寬度越窄，方向性越好

14、，作用距離越遠，抗干擾能力越強。 還有一種波瓣寬度，即 10dB波瓣寬度，顧名思義它是方向圖中輻射強度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的兩個點間的夾角。30水平波瓣3dB寬度定向天線：65/90/105/120 全向天線：36031垂直波瓣3dB寬度定向天線全向天線32水平波瓣寬度和垂直波瓣寬度（續(xù)）在天線的水平面（垂直面）方向圖上，相對于主瓣最大點功率增益下降3dB的兩點之間所張的角度，定義為天線的水平（垂直）波瓣寬度（3dB寬度，可以有其它的定義方式）。天線輻射的大部分能量都集中在波瓣寬度內(nèi)，波瓣寬度的大小反映了天線的輻射集中程度。全向天線的水平波瓣寬度為360，定向天線的水平波

15、瓣寬度有20、30、65、90、105、120、180等，常用65、90；天線的垂直波瓣寬度一般在380之間，基站采用較多的是518的天線。天線的增益和水平及垂直波瓣寬度密切相關，一般來說，天線的波瓣寬度越小，其增益越大，在確定這三個參數(shù)時，需一起考慮。33水平和垂直波瓣寬度的選取原則水平波瓣寬度對基站數(shù)目較多、覆蓋半徑較小、話務分布較大的區(qū)域，水平波瓣寬度應選得小一點。對覆蓋半徑較大，話務分布較少的區(qū)域，水平波瓣寬度應選得大一些。垂直波瓣寬度對地形平坦，建筑物稀疏，平均高度較低的區(qū)域，垂直波瓣寬度可選得小一點。對地形復雜、落差大的區(qū)域，垂直波瓣寬度可選得大一些。對不同傳播環(huán)境、不同地形地貌，

16、天線的水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度一般可遵循下面的原則選?。?4水平和垂直波瓣寬度的選擇建議1城區(qū)S111基站：一般選用水平波瓣寬度為65，垂直波瓣寬度為710的天線，天線增益在1518dBi之間S110或定向單扇區(qū)基站：可以選用水平波瓣寬度為65、90甚至更寬的天線，根據(jù)覆蓋需求選用；垂直波瓣及增益選擇同S111站型全向基站：選用增益較小、帶電子下傾的天線35水平和垂直波瓣寬度的選擇建議2郊區(qū)和農(nóng)村定向基站：選用水平波瓣寬度為90，垂直波瓣寬度為57的天線，天線的增益在1518dBi之間。全向基站：選用垂直波瓣寬度為57，增益在912dBi之間的天線。36水平和垂直波瓣寬度的選擇建議3水面（大

17、的湖泊、海面等）、戈壁灘、沙漠定向基站：如果要求覆蓋的區(qū)域比較開闊，考慮選用水平波瓣寬度為90或105，垂直波瓣寬度為57的天線，天線增益在1418dBi之間；如果要求覆蓋距離比較遠但寬度不太大（如狹長湖面，地形影響等），可考慮采用65等窄波束天線。全向基站：選用垂直波瓣寬度為57，增益在912dBi之間的天線。37水平和垂直波瓣寬度的選擇建議4公路、鐵路等狹長地帶：取決于需覆蓋區(qū)域的距離和形狀如果路線較直，可以選用水平波瓣寬度為2030，垂直波瓣寬度為57的高增益天線。如果路線彎曲幅度較大，根據(jù)具體情況可選用水平波瓣寬度為65、90甚至更大,垂直波瓣寬度為57的天線。38水平和垂直波瓣寬度的

18、選擇建議5地形復雜、落差較大的區(qū)域，分為兩種情況天線架高高于覆蓋區(qū)：可根據(jù)具體情況選垂直波瓣寬度為1018的天線。大片需要覆蓋的區(qū)域高于天線的架設高度：根據(jù)具體情況選1830大垂直波瓣寬度的天線。39水平和垂直波瓣寬度的選擇建議6低頻系統(tǒng)，天線尺寸比較大天線水平波瓣寬度的選取可遵循前面的原則，垂直波瓣寬度可以在前面建議的基礎上適當放寬。如果按照前面規(guī)范需要選用垂直波瓣比較小的天線，而實際只能提供垂直波瓣比較大的天線，在基站密集的城區(qū)，應選用帶電下傾的天線。40下傾角（Down Tilt）機械下傾固定電子下傾可調(diào)電子下傾41天線下傾方式天線下傾方式分為機械下傾和電下傾，而電下傾方式又可分為固定電

19、下傾和可調(diào)電下傾。機械下傾天線只在架設時傾斜天線，價格較便宜，多用于下傾角度小于10的環(huán)境。電下傾天線價格較貴，其下傾角度范圍較大（可大于10），下傾角度較大時天線方向圖無明顯畸變，天線后瓣也將同時下傾。對于要求下傾角比較大的情況，多采用小角度的固定電下傾天線加上機械下傾方案。42不下傾電調(diào)下傾機械下傾下傾角（Down Tilt）43下傾角（Down Tilt）44天線下傾方式選取需覆蓋范圍特別小的城區(qū)站點，所需下傾角很大，采用電下傾天線減少對相鄰小區(qū)的干擾。城區(qū)較高站點，為減少對相鄰小區(qū)的干擾，選擇上旁瓣抑制和第一下零點填充較好，且?guī)Т蠼嵌入娤聝A或可調(diào)電下傾天線。相對周圍比較高的站點（如山頂

20、站點、江邊站點等），為控制覆蓋范圍，可以選用電下傾天線。很高的全向站，應根據(jù)不同情況選擇帶電下傾的天線。以下幾種環(huán)境可以采用電下傾天線：45前后比（Front to Back Ratio）主瓣最大值與后瓣最大值之比F/B = 10 log(前向功率/后向功率） typically ： 25dB 后向功率前向功率46上旁瓣抑制與零點填充47上副瓣抑制 (dB)旁瓣（Sidelobes）48零點填充49上旁瓣抑制和零點填充天線主瓣上面的旁瓣不僅浪費了天線輻射的能量，而且會對相鄰小區(qū)形成干擾，這些旁瓣應該盡量抑制，尤其是較大的第一副瓣。天線主瓣下面的旁瓣需要對周圍區(qū)域形成有效覆蓋，需要對零點進行填充

21、。主瓣上面的第一旁瓣電平應小于18dB主瓣下面的第一零點電平應大于20dB第一上旁瓣第一下零點50功率容量（Permitted Power）一般天線功率容量范圍 25-1500W基站天線功率容量 應大于200W51三階互調(diào)IMD243dBmf1, f2, 2f1-f2, 2f2-f1 830MHz,835MHz,840MHz,845MHz天線的三階互調(diào)應該低于-150dBC243dBm521000mW ( 1W)1mW10log(1000mW/1mW) = 30dB天線口隔離（Isolation）理想的極化完全隔離是沒有的。饋送到一種極化的天線中去的信號多少總會有那么一點點在另外一種極化的天線

22、中出現(xiàn)。例如下圖所示的雙極化天線中，設輸入垂直極化天線的功率為1W，結(jié)果在水平極化天線的輸出端測得的輸出功率為 1mW，則隔離度為30dB。53簡介基站天饋結(jié)構天線電性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹課程內(nèi)容54機械參數(shù)天線尺寸天線罩材料工作與存儲結(jié)構參數(shù)天線抱桿防雷55尺寸（Dimensions）長：與垂直波瓣、增益有關寬：與水平波瓣有關厚：與所采用的天線技術有關重量（Weight）影響運輸、施工機械參數(shù)56天線罩材料 PVC, ABS, fiberglass等 防曬、防凍，防鹽霧，阻燃，抗老化等工作與存儲Storage Temperature Ran

23、ge ：Operating Temperature Range：典型值：-40C - +70C 典型值：-40C - +70C機械參數(shù)57機械參數(shù)結(jié)構參數(shù)迎風面積天線抗風例: 216km/h越小越好接頭型式7/16”DIN，N，SMA female58結(jié)構參數(shù)接頭座型式7/16”DINN型SMADIN接頭優(yōu)點:改善互調(diào)產(chǎn)物,可比N型插頭多承受4倍的功率,一致且最優(yōu)的電壓駐波比性能。59機械參數(shù)天線抱桿60機械參數(shù)防雷DC Ground61常見天線供應商KATHREINDECIBELANDREW維先通山水盛路摩比天線62簡介基站天饋結(jié)構天線電性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的

24、天線選型美化天線介紹課程內(nèi)容63室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選用主要基于以下原則： 既要滿足所要求的室內(nèi)覆蓋效果，又要盡量減少對室外的覆蓋，避免造成干擾。天線要求美觀，形狀、顏色、尺寸和室內(nèi)的環(huán)境要和諧。室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選用原則64室內(nèi)分布系統(tǒng)天線吸頂天線吸頂天線是一種全向天線，主要安裝在房間、大廳、走廊等場所的天花板上，其增益一般都在25dBi之間，水平波瓣寬度為360，垂直波瓣寬度65左右。吸頂天線增益小，外形美觀，安裝在天花板上，室內(nèi)場強分布比較均勻，在室內(nèi)天線選擇時應優(yōu)先采用。吸頂天線應盡量安裝在室內(nèi)正中間的天花板上，避免安裝在窗戶、大門等信號比較容易泄漏到室外的開口旁邊。65室內(nèi)分布系統(tǒng)天線

25、壁掛式天線壁掛板狀天線是一種定向天線，主要安裝在房間、大廳、走廊等場所的墻壁上壁掛天線的增益一般在610dBi之間，水平波瓣寬度有65、45等多種，垂直波瓣寬度在70左右。多用在一些比較狹長的室內(nèi)空間，天線安裝時前方較近區(qū)域不能有物體遮擋，且不要正對窗戶、大門等信號比較容易泄漏到室外的開口。66室內(nèi)分布系統(tǒng)天線八木天線八木天線一種增益較高的定向天線，增益一般在914dBi之間。主要用于解決電梯的覆蓋。67室內(nèi)分布系統(tǒng)天線泄漏電纜泄漏電纜也可以看成是一種天線，通過在電纜外導體上的一系列開口把信號沿電纜縱向均勻地發(fā)射和接收，適用于隧道、地鐵等環(huán)境。68室內(nèi)分布系統(tǒng)天線其它天線其它的一些室內(nèi)天線包括小增益的螺旋、桿狀天線等，增益一般都在2、3dBi左右；這些天線由于安裝后外觀不是很好看，用的較少。69基站天線發(fā)展趨式寬頻帶多功能高集成度智能天線70簡介基站天饋結(jié)構天線電性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹課程內(nèi)容71美化天線介紹-概述為了提供更高質(zhì)量的網(wǎng)絡服務，運營商提出