天線的極化天線的極化

問題引入移動通信網(wǎng)絡(luò)為用戶提供優(yōu)質(zhì)的無線接入服務(wù)于其特有的工程技術(shù)是密切相關(guān)的。那么移動通信中的天線是什么？無線電波在傳播中有哪些特點？移動通信網(wǎng)絡(luò)又是如何組網(wǎng)的？對于無線信道當(dāng)中存在的噪音和干擾又該如何應(yīng)對？如何提升移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的能力？高處的基站是如何解決防雷問題的？這些都是本項目需要涉及和解決的問題第1頁/共27頁本模塊內(nèi)容提綱任務(wù)1天線技術(shù)任務(wù)2電波傳播技術(shù)任務(wù)3組網(wǎng)技術(shù)目錄任務(wù)4噪聲與干擾任務(wù)5覆蓋增強技術(shù)任務(wù)6基站防雷與接地技術(shù)第2頁/共27頁項目要求識記：天線的性能參數(shù)、直放站的構(gòu)成室內(nèi)分布系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)基站防雷接地系統(tǒng)的組成等概念。領(lǐng)會：無線電波傳播的特征移動通信組網(wǎng)的方式信道相關(guān)理論。應(yīng)用：天線的應(yīng)用選型、噪音和干擾的應(yīng)對措施、直放站和室內(nèi)分布系統(tǒng)的應(yīng)用、基站防雷接地規(guī)范。第3頁/共27頁任務(wù)1天線技術(shù)一、天線基本知識二、移動天線與應(yīng)用第4頁/共27頁本任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)【技能目標(biāo)】1、能識別天線方向圖2、能分析天線覆蓋范圍與相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系3、能根據(jù)特定場景選擇相適應(yīng)的天線類型【素質(zhì)目標(biāo)】1、培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新、善于探索的職業(yè)精神2、培養(yǎng)學(xué)生善于查閱專業(yè)文獻(xiàn)的職業(yè)習(xí)慣第5頁/共27頁（一）天線的含義天線是用來完成輻射和接收無線電波的裝置。（二）天線的功能天線可以將高頻的電信號以電磁波的形式輻射到天空中，也可以在空中接收電磁波并轉(zhuǎn)換成高頻電信號。一、天線基本知識第6頁/共27頁在移動通信系統(tǒng)中，通信天線又分為基站天線和移動臺天線?；咎炀€按照天線的輻射方向可以分為定向天線和全向天線；根據(jù)調(diào)整方式可以分為機械天線和電調(diào)天線；根據(jù)極化方式可以分為雙極化天線和單極化天線。對于天線的選擇，我們應(yīng)根據(jù)自己移動通信網(wǎng)的覆蓋、話務(wù)量、干擾和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等實際情況，選擇適合本地區(qū)移動網(wǎng)絡(luò)需要的移動天線。（三）天線的分類第7頁/共27頁（三）天線的分類分類方法分類按照作用分發(fā)射天線接收天線按照結(jié)構(gòu)分線狀天線面狀天線按照工程對象分通信天線廣播電視天線雷達(dá)天線按照工作頻率分長波天線中波天線短波天線超短波天線第8頁/共27頁1、天線的方向性天線的方向性是指天線向一定方向輻射或接收電磁波的能力。天線的方向性通常用方向圖來表示。方向圖是天線的輻射作用在空間分布情況的圖解表示，圖9-1-1為天線的垂直方向圖，圖中水平方向的輻射增益最大，振子的正下方輻射增益為0。移動通信系統(tǒng)中，常用的對稱振子疊放天線方向圖如圖9-1-2所示。（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第9頁/共27頁（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第10頁/共27頁2、天線的增益天線的增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。增益的單位用dBi或dBd表示。dBi是相對于全向輻射的參考值，在各方向的輻射是均勻的；dBd相對于半波振子天線的參考值，兩者之間的關(guān)系是：dBi=dBd+2.15。（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第11頁/共27頁3、天線的極化天線的極化，是指天線輻射時形成的電場強度方向。當(dāng)電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。在移動通信系統(tǒng)中，一般均采用垂直極化的傳播方式。（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第12頁/共27頁圖9-1-3垂直極化與水平極化（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第13頁/共27頁在移動通信系統(tǒng)中，在基站密集的高話務(wù)地區(qū)，廣泛采用雙極化天線。一般分為垂直與水平極化和±45°極化兩種方式，性能上后者優(yōu)于前者，因此目前大部分采用的是±45°極化方式。雙極化天線組合了+45°和-45°兩幅極化方向相互正交的天線，并同時工作在收發(fā)雙工模式下，大大節(jié)省了每個小區(qū)的天線數(shù)量；同時由于±45°為正交極化，有效保證了分集接收的良好效果（其極化分集增益約為5dB，比單極化天線提高約2dB）。（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第14頁/共27頁圖9-1-4+45°和-45°極化（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第15頁/共27頁4、天線的輸入阻抗天線的輸入阻抗是指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征阻抗。當(dāng)天線的輸入阻抗與饋線阻抗匹配時，饋線所傳送功率全部被天線吸收，否則將有一部分能量反射回去而在饋線上形成駐波，并將增加在饋線上的損耗。移動通信天線的輸入阻抗應(yīng)做成50Ω純電阻，以便與特性阻抗為50Ω的同軸電纜相匹配。（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第16頁/共27頁5、天線的傾角當(dāng)天線垂直安裝時，天線輻射方向圖的主波瓣將從天線中心開始沿水平線向前。為了控制干擾，增強覆蓋范圍內(nèi)的信號強度，即減少零凹陷點的范圍，一般要求天線主波束有一個下傾角度。天線下傾有兩種方式：機械的方式和電調(diào)方式。機械天線即指使用機械調(diào)整下傾角度的移動天線，機械天線的天線方向圖容易變形，其最佳下傾角度為1°~5°；電調(diào)天線即指使用電子調(diào)整下傾角度的移動天線，電調(diào)天線改變傾角后天線的方向圖變化不大。（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第17頁/共27頁6、天線的半功率角度半功率角度是指輻射功率不小于最大輻射方向上輻射功率一半的輻射扇面角度。7、天線的效率天線的效率表示天線輻射功率的能力，天線的效率定義為天線輻射功率與輸入功率之比。（四）天線的技術(shù)指標(biāo)第18頁/共27頁19一、天線基本知識二、移動天線與應(yīng)用第19頁/共27頁移動臺通常采用鞭狀天線，是一種垂直的單極天線，屬于線狀天線。移動臺天線具有如下特點：1、移動臺收發(fā)共用一根天線，因此，都具有足夠?qū)挼念l帶；2、在水平方向內(nèi)天線是無方向的；3、在垂直面內(nèi)盡可能抑制角方向的輻射；4、天線的電器性能不應(yīng)受到因移動而產(chǎn)生的振動、碰撞、沖擊等的影響；5、體積小，重量輕，由于用戶量大，造價要低廉。（一）移動臺天線第20頁/共27頁1、基站天線的分類基站天線按照天線的輻射方向可以分為定向天線和全向天線（亦稱無方向性天線）；根據(jù)調(diào)整方式可分為機械天線和電調(diào)天線；根據(jù)極化方式可分為雙極化天線和單極化天線。全向天線的水平方向圖為一個圓；定向天線的水平方向圖為一個確定的方向，輻射方向的范圍用半功率角描述，角度越小，方向性越尖銳。（二）基站天線第21頁/共27頁2、基站天線的要求（1）天線增益高。（2）方向性圖要滿足設(shè)計要求，能使基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)。（3）為提高天線輻射效率，必須實現(xiàn)天饋線系統(tǒng)的阻抗匹配。（4）頻帶寬。（5）具有較好的機械強度。（二）基站天線第22頁/共27頁3、基站天線的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)實際情況，選擇適合本地區(qū)移動網(wǎng)絡(luò)需要的移動天線。一般在基站密集的高話務(wù)密度區(qū)域，應(yīng)該盡量采用雙極化天線和電調(diào)天線；在邊、郊等話務(wù)量不高，基站不密集地區(qū)和只要求覆蓋的地區(qū)，可以使用傳統(tǒng)的機械天線；高話務(wù)密度區(qū)采用電調(diào)天線或雙極化天線替換下來的機械天線可以安裝在農(nóng)村、郊區(qū)等話務(wù)密度低的地區(qū)。（二）基站天線第23頁/共27頁4、基站天線的美化與偽裝（1）基站天線美化與偽裝的方法天線的美化與偽裝是指將基站天線與美化造型的外殼結(jié)合在一起，設(shè)計出不同形態(tài)與周圍環(huán)境相適應(yīng)的美化天線產(chǎn)品，或者將天線噴涂上與環(huán)境和諧的顏色，就可以達(dá)到美化偽裝的效果。（二）基站天線第24頁/共27頁（二）基站天線第25頁/共27頁（2）基站天線美化與偽裝的應(yīng)用（二）基站天線場景分類場景描述美化偽裝方式廣場視野開闊，綠化較好，周圍建筑較少仿生樹、景觀塔、燈箱型街道人流量大，車流量大，話務(wù)量高，要求天線高度不高燈箱型、天線遮擋或隱蔽風(fēng)景區(qū)綠化好，景觀優(yōu)美仿生樹、景觀塔商業(yè)區(qū)

樓房密集，樓房高度較高，大樓造型豐富一體化天線、廣告牌、變色龍外罩住宅小區(qū)低層住宅小區(qū)，樓頂結(jié)構(gòu)一般為斜坡，樓房高度較低一體化天線、特型天線

高層住宅小區(qū)，樓頂結(jié)構(gòu)一般為平頂，樓房高度