3G基站天饋系統(tǒng)介紹課件

1、第5章 3G基站天饋系統(tǒng)介紹基站天饋系統(tǒng)概況 5.1移動基站天線 5.2移動通信用饋線5.3 TD-SCDMA中的智能天線 5.4基站天線參數(shù)調整5.6基站天線的分類與選型 5.5常見射頻器件 5.7 射頻、光傳輸常用知識總結 5.8 【本章內容簡介】3G基站天饋系統(tǒng)在很多方面和2G類似，但是3G基站天饋系統(tǒng)也有其特殊之處，比如射頻拉遠、智能天線等。 本章先介紹移動通信的基站天饋系統(tǒng)，然后較詳細地介紹各類天線的特點和參數(shù)調整，最后介紹基站工程中常用的射頻和光傳輸知識。 【本章重點難點】重點掌握天線的參數(shù)調整、射頻和光傳輸知識。5.1 基站天饋系統(tǒng)概況 基站天饋系統(tǒng)是移動基站的重要組成部分，它主

2、要完成下列功能：對來自發(fā)信機的射頻信號進行傳輸、發(fā)射，建立基站到移動臺的下行鏈路；對來自移動臺的上行信號進行接收、傳輸，建立移動臺到基站的上行鏈路。 基站天線系統(tǒng)的配置同網絡規(guī)劃緊密相關。 網絡規(guī)劃決定了天線的布局、天線架設高度、天線下傾角、天線增益以及分集接收方式等。 不同的覆蓋區(qū)域、覆蓋環(huán)境對天線系統(tǒng)的要求會有非常大的差異。圖5-1 基站天饋系統(tǒng)安裝示意圖5.2 移動基站天線 天線作為無線通信不可缺少的一部分，其基本功能是輻射和接收無線電波。 發(fā)射時，把傳輸線中的高頻電流轉換為電磁波；接收時，把電磁波轉換為傳輸線中的高頻電流。 天線系統(tǒng)作為電磁波的收發(fā)部件，其功能示意圖如5-2所示。圖5-

3、2 天線系統(tǒng)收發(fā)功能示意圖 天線品種繁多，主要有下列幾種分類方式：按工作性質可分為發(fā)射天線和接收天線；按用途可分為通信天線、廣播天線、電視天線、雷達天線等；按工作波長可分為超長波天線、長波天線、中波天線、短波天線、超短波天線、微波天線等；按結構形式和工作原理可分為線天線、面天線等。圖5-3 天線5.2.1 天線輻射的基本原理圖5-4 電磁波輻射示意圖5.2.2 天線的一些概念（1）輸入阻抗（Impedance）（2）回波損耗（Return Loss）（3）駐波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR）（4）帶寬（bandwidth）（5）增益（gain）（6）方向圖

4、 圖5-5 回波損耗示意圖 圖5-6 3種常用天線增益比較圖5-7 半波振子天線方向圖（7）波瓣寬度（beam-width） 圖5-8 ANDREW CTSDG-06513-6D基站天線的水平和垂直方向圖（8）極化方式（Polarisation） 圖5-9 天線單極化方式和雙極化方式（9）前后比（front-back ratio） 圖5-10 天線前后比示意圖5.2.3 常見的天線種類1單極天線和對稱振子天線圖5-11 單極天線和對稱振子天線圖5-12 振子天線輻射方向圖圖5-13 不同長度的對稱振子天線的輻射方向圖2八木-宇田天線圖5-14 八木天線示意圖3縫隙天線 圖5-15 縫隙天線 4

5、喇叭天線 圖5-16 幾種常見喇叭天線圖5-17 棱錐形喇叭天線的輻射方向圖5反射面天線圖5-18 反射面天線6微帶天線圖5-19 微帶天線的4種形式圖5-20 矩形微帶天線的典型方向圖5.3 移動通信用饋線1傳輸線（1）TEM波傳輸線（2）TE波和TM傳輸線（3）表面波傳輸線圖5-21 幾種常見波導結構2饋線圖5-22 典型饋線的外觀1/2英寸饋線7/8英寸饋線尺寸（mm）內導體外徑4.8mm9mm外導體外徑13.7mm24.7mm絕緣套外徑16mm27.75mm特性阻抗（）501501頻率上限（GHz）85一次最小彎曲半徑70mm120mm百米損耗（dB）900MHz6.883.87200

6、0MHz10.76.1表5-1移動通信饋線5.4 TD-SCDMA中的智能天線圖5-23 8天線圓環(huán)陣智能天線以及輻射方向圖 智能天線的基本思想是：智能天線是利用用戶空間位置的不同來區(qū)分不同用戶，系統(tǒng)通過改變各天線陣元的權重在空間形成方向性波束，天線以多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤期望用戶，而在干擾用戶方向形成零陷，從而大大降低了系統(tǒng)的干擾，提高了頻譜利用率。 接收模式下，來自窄波束之外的信號被抑制；發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，同時使窄波束照射范圍以外的非期望用戶受到的干擾最小。圖5-24 8天線線陣智能天線以及輻射方向圖5.5 基站天線的分類與選型 移動網絡類型不同，基站天線的選

7、擇也有不同的要求。 2G時代的GSM，CDMA以及3G時代的幾種制式，不同制式對基站天線的帶寬、三階互調等性能指標也有著不同的要求。 現(xiàn)在應用的基站天線除了TD-SCDMA的智能天線有較大不同外，其他網絡制式使用的天線基本結構相差不大。 智能天線由于前面已經有了較多介紹，下面的內容沒有再涉及。 在GSM，GPRS，EDGE，CDMA2000，WCDMA等系統(tǒng)中使用的宏基站天線按定向性可分為全向和定向兩種基本類型，按極化方式又可分為單極化和雙極化兩種基本類型，按下傾角調整方式又可分為機械式和電調式兩種基本類型。1全向天線2定向天線3機械天線4電調天線5雙極化天線圖5-25 電調天線原理示意圖5.

8、6 基站天線參數(shù)調整 基站天線的參數(shù)主要有高度、俯仰角、方位角、天線位置等幾個方面，這些參數(shù)對基站的電磁覆蓋有決定性的影響。 所以天線參數(shù)的調整在網絡規(guī)劃和網絡優(yōu)化中具有很重要的意義。1天線高度圖5-26 天線覆蓋距離計算示意圖2天線俯仰角 天線俯仰角是網絡規(guī)劃和優(yōu)化中的一個非常重要的事情。 選擇合適的俯仰角可以使天線至本小區(qū)邊界的電磁波與周圍小區(qū)的電磁波能量重疊盡量小，從而使小區(qū)間的信號干擾減至最??；另外，選擇合適的覆蓋范圍，使基站實際覆蓋范圍與預期的設計范圍相同，同時加強本覆蓋區(qū)的信號強度。3天線方位角 天線方位角對移動通信的網絡質量非常重要。 一方面，準確的方位角能保證基站的實際覆蓋與所

9、預期的相同，保證整個網絡的運行質量；另一方面，依據話務量或網絡存在的具體情況對方位角進行適當?shù)恼{整，可以更好地優(yōu)化現(xiàn)有的移動通信網絡。4天線位置（1）基站初始布局（2）站址選擇與勘察5.7 常見射頻器件 射頻器件可以分為有源和無源兩大類，無源器件又根據實現(xiàn)原理分為微帶型和腔體型兩類，微帶結構利用1/4波長的微帶線，腔體型利用諧振腔實現(xiàn)功能。 以下介紹一些常見的射頻器件。（1）功放（power amplifier）（2）濾波器（filter）（3）衰減器（attenuator）（4）隔離器（isolator）（5）環(huán)形器（circulator）（6）功分器（Power Splitter）（7）耦

10、合器（coupler）（8）3dB電橋（9）直流饋電器（10）負載（load）（11）轉接頭（12）饋線（Feeder Line）（13）天線（antenna）5.8 射頻、光傳輸常用知識總結1射頻知識（1）功率/電平（dBm）（2）增益（dB）（3）dBi和dBd（4）dBc（5）天線增益（dB）（6）天線方向圖（7）天線前后比（8）插損（9）選擇性（10）3dB帶寬（11）駐波比（回波損耗）（12）互調（13）三階交調（14）噪聲系數(shù)（15）耦合度（16）隔離度2光纖傳輸知識（1）光功率（2）光端機（3）激光器（4）光接收器（5）光耦合器（6）波分復用器（7）光衰減器（8）光法蘭頭（9）光纖（10）光纜（11）尾纖（12）跳線小 結 在移動通信系統(tǒng)中，空間無線信號的發(fā)射和接收都是依靠基站的天饋系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 因此，天饋系統(tǒng)對于移動通信網絡來說，有著舉足輕重的作用，如果天饋系統(tǒng)在施工工藝上存在問題，或者相應參數(shù)設置不當，都會直接影響整個移動通信網絡的運行質量。 移動通信基站的天饋系統(tǒng)由饋線、天線、射頻接頭、避雷器、鐵塔、走線架、接地等部分組成，基站天饋工程就是以這些構件為操作對象的。 本章開篇介紹了天饋系統(tǒng)的組成