天线原理及应用培训0309_ppt [兼容模式]

天线原理及应用介绍京信通信天馈事业部2011年03月内容纲要内容纲要天线原理及重要参数介绍天线种类简介天线选用介绍1.2.3.天馈系统简介天线防雷保护器主馈线（7/8“）馈线卡接地装置接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带天线调节支架抱杆室外馈线室内超柔馈线馈线过线窗基站主设备天线原理介绍天线功能能量转化空间电磁波定向辐射（接收）电缆内高频电流无线电设备效率要求---追求高效率方向图要求---满足特定空间分布要求天线原理介绍传输线终端张角传输线对称振子天线的辐射原理：波长1/2波长1/4波长1/4波长1/2波长半波振子C（光速）=f（频率）×λ（波长）天线原理介绍辐射立体图：根据天线在各个方向上的辐射强度，所绘制的立体图形，用于表示天线在各方向上的能量分布。单振子多振子半波偶极子天线原理介绍方向图：由三维辐射立体图转化成的二维平面图形，包括水平面方向图及垂直面方向图。水平面垂直面天线原理介绍远场测量微波暗室及其系统40米×20米×20米；128探头近场测量微波暗室及其系统天线方向图测试---辐射性能测试天线重要参数介绍基站天线需要解决的问题：1、有效地进行能量转换--------电路参数2、所辐射的电磁波具有方向性--------辐射参数3、所辐射的电磁波具有极化取向------------极化特性基站天线需要解决的问题：1、有效地进行能量转换--------电路参数2、所辐射的电磁波具有方向性--------辐射参数3、所辐射的电磁波具有极化取向------------极化特性电路参数:驻波比；隔离度；三阶交调；辐射参数:主瓣；副瓣；半功率波束宽度；前后比；交叉极化鉴别率；增益；上旁瓣抑制；下零点填充；波束下倾角；天线重要参数介绍垂直方式水平方式+45斜角-45斜角无线电波振动的平面称为它的极化面天线重要参数介绍－极化V/H(垂直/水平)斜角(+/-45°)天线重要参数介绍－极化根据波的传输原理，不同极化的信号在同一通路中传输互相不受影响。水平面波束宽度水平面波束宽度10dB波瓣宽度120°(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB60°(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB3dB波瓣宽度定义：定义：在水平面方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降在水平面方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降3dB3dB的两个方向的夹角。的两个方向的夹角。天线重要参数介绍－波束宽度定义：定义：在垂直方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降在垂直方向图上，在最大辐射方向的两侧，辐射功率下降3dB3dB的两个方向的夹角。的两个方向的夹角。15°(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB32°(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB垂直面波束宽度垂直面波束宽度天线重要参数介绍－波束宽度天线重要参数介绍－波束宽度定义：定义：通过电子调节通过电子调节的方式优化下倾角。的方式优化下倾角。天线重要参数介绍－电下倾角天线指标及对网络性能的影响电下倾角度：电下倾角度：天线波束与覆盖区匹配程度的重要指标天线波束与覆盖区匹配程度的重要指标下倾角精度决定了天线波束是否指向了距离向目标区。行标规定下倾角精度决定了天线波束是否指向了距离向目标区。行标规定££±±1.51.5°°，从实际网络应用的经验看，这已是最低门槛。打造，从实际网络应用的经验看，这已是最低门槛。打造精品网络，可提高到精品网络，可提高到££±±11°°。。后向功率前向功率前后比(dB)=10log，典型值约为25dB前后比值越大越好，过低前后比意味着后旁瓣对相邻天线主瓣会有影响，也就是有可能产生越区覆盖，导致切换关系混乱，产生掉话！前向功率后向功率定义：定义：是指天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比。是指天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比。天线重要参数介绍－前后比全向辐射器在各个方向上的辐射能量相等单一偶极子的“汽车轮胎”形辐射图2.15dB偶极子比全向辐射器的增益高2.15dB天线相对于偶极子的增益用“dBd”表示天线相对于全向辐射器的增益用“dBi”表示如:0dBd=2.15dBi天线天线理想辐射单元理想辐射单元P1P1P2P2G=10log(P1/P2)G=10log(P1/P2)P0P0定义：定义：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率之比。间同一点处所产生的信号的功率之比。天线重要参数介绍－增益天线增益的几个要点：Ø天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。Ø天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。增益增加3dB，体积增大一倍。Ø天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。天线重要参数介绍－增益定义：定义：对一个以一给定极化发射的无线电波而言，在接收点接收到对一个以一给定极化发射的无线电波而言，在接收点接收到的预期极化的功率与接收到的正交极化的功率之比。的预期极化的功率与接收到的正交极化的功率之比。天线重要参数介绍－交叉极化比交叉极化比交叉极化比：：分集效果优劣的指标分集效果优劣的指标为了获得良好的上行分集增益，要求双极化天线应该具有良好的正交为了获得良好的上行分集增益，要求双极化天线应该具有良好的正交极化特性，才可以认为两个极化接收到的信号互不相关。极化特性，才可以认为两个极化接收到的信号互不相关。天线重要参数介绍－交叉极化比定义：定义：降低旁瓣电平的降低旁瓣电平的任何方法、操作或调节。任何方法、操作或调节。天线重要参数介绍－旁瓣抑制当天线以一定下倾角(DownTilt)使上旁瓣中的第一旁瓣为水平位置，如果此旁瓣没有足够的抑制，则会影响到其它信号的主瓣。基站的服务对象是地面上的移动电话用户，指向天空的辐射是毫无意义的。定义：定义：为了使天线的辐为了使天线的辐射电平更加均匀，在天线射电平更加均匀，在天线的垂直平面内，下副瓣第的垂直平面内，下副瓣第一零点采用赋形波束加以一零点采用赋形波束加以设计加以填充。设计加以填充。天线重要参数介绍－旁瓣抑制零点填充：零点填充：改善覆盖盲区的辅助指标改善覆盖盲区的辅助指标在天线设计时，对下零点进行适当填充，就可能减少掉话率。但零点在天线设计时，对下零点进行适当填充，就可能减少掉话率。但零点填充要适可而止，当对零点填充要求较高时，增益损失较大，得不偿填充要适可而止，当对零点填充要求较高时，增益损失较大，得不偿失。对于低增益天线，由于波瓣较宽，应用时通常下倾角较大，下旁失。对于低增益天线，由于波瓣较宽，应用时通常下倾角较大，下旁瓣不参与覆盖，不需要进行零点填充。瓣不参与覆盖，不需要进行零点填充。天线重要参数介绍－旁瓣抑制定义：定义：为传输线上的电压最大值与电压最小值之比。为传输线上的电压最大值与电压最小值之比。当天线端口没当天线端口没有反射时，就是理想匹配，驻波比为有反射时，就是理想匹配，驻波比为11；当天线端口全反射时，驻波比；当天线端口全反射时，驻波比为无穷大。为无穷大。天线重要参数介绍－驻波比驻波比的计算:VSWR=Umax/UminUmax=Uf+Ub;Umin=Uf-Ub0.95W80欧姆50欧姆前向:1W回波:0.05W此例中，回波损耗为10log(1/0.05)=14dB，VSWR(驻波比)是对此现象的另一种度量方法回波损耗天线重要参数介绍－回波损耗定义：定义：某一极化接收到的另一极化信号的比例。某一极化接收到的另一极化信号的比例。1000mW(即1W)1mW该例子中，隔离度为：10log(1000mW/1mW)=30dB天线重要参数介绍－隔离度如果有过多的信号从一个通路泄漏到另一个通路，则BTS不能区分哪个是很弱的接收信号，哪个是干扰信号。这将导致网络性能降低。定义：定义：指当两个或多个发射频率信号经过天线时，由于天线的非线性而引起的与原信号频率及倍频有和差关系、并落在接收频带内的射频信号。这些信号电平足够大时，就会造成系统性能下降。无源交调（无源交调（PIMPIM）：）：当两当两个频率个频率f1f1和和f2f2输入到天线输入到天线，由于非线性效应，天线，由于非线性效应，天线辐射的信号除频率辐射的信号除频率f1f1和和f2f2外，还包括有其他频外，还包括有其他频率，如率，如2f12f1--f2f2和和2f22f2--f1(3f1(3阶阶))等。等。天线重要参数介绍－无源交调各系统三阶、五阶交调计算：各系统三阶、五阶交调计算：天线重要参数介绍－无源交调移动通信系统下行频段Tx(MHz)上行频段Rx(MHz)三阶交调频段(MHz)五阶交调频段(MHz)结论移动EGSM900930-935885-890925~940920~945三阶、五阶都不落入到Rx频段移动GSM900935~954890~909916~973897~992三阶不落入到Rx频段，五阶落入到自身Rx的897~909频段和联通GSM900Rx的909~915频段联通GSM900954~960909~915948~966942~972三阶、五阶都不落入到Rx频段电信CDMA800870~880825~835860~890850~900三阶、五阶都不落入到Rx频段三阶落入到移动EGSM900Rx的885~890频段；五阶落入到移动EGSM900Rx的885~890频段和移动GSM900Rx的890~900频段移动GSM18001805~18251710~17301785~18451765~1865三阶、五阶都不落入到Rx频段联通GSM18001840~18501745~17551830~18601820~1870三阶、五阶都不落入到Rx频段联通WCDMA2130~21451940~19552115~21602100~2175三阶、五阶都不落入到Rx频段电信CDMA20002110~21251920~19352095~21402080~2155三阶、五阶都不落入到Rx频段中国国内移动通信在划分各系统频率时，已充分考虑了交调因素，使产生中国国内移动通信在划分各系统频率时，已充分考虑了交调因素，使产生的多载波三阶交调都不落入到自身的接收频段内，避免了三阶交调对本系的多载波三阶交调都不落入到自身的接收频段内，避免了三阶交调对本系统的影响。统的影响。除了当电信除了当电信CDMA800CDMA800和移动和移动EGSM900EGSM900共用基站天线时，共用基站天线时，CDMA800CDMA800需要控制三阶交调低于需要控制三阶交调低于--107dBm107dBm。。其他应用场景，只需要考其他应用场景，只需要考虑五阶交调的影响，由于五阶交调比三阶交调低很多，只要天线的三阶交虑五阶交调的影响，由于五阶交调比三阶交调低很多，只要天线的三阶交调低于调低于--95dBm95dBm，就不会产生五阶交调干扰。，就不会产生五阶交调干扰。合理的三阶交调指标要求：合理的三阶交调指标要求：天线重要参数介绍－无源交调内容纲要内容纲要天线原理及重要参数介绍天线种类简介天线选用介绍1.2.3.电调天线单宽频电调天线多频电调天线双极化智能天线一体化智能天线TD智能天线常规天线全向天线定向板状天线多频天线基站天线对数周期天线室外八木天线室外定向板状天线室外抛物面天线短背射天线角反射天线直放站天线室内分布系统天线室内吸顶天线室内壁挂天线隐蔽天线排风管型烟囱型仿生树高杆灯型路灯型仙人掌型广告牌型指示牌型基站隐蔽天线小区覆盖隐蔽天线内容纲要内容纲要天线原理及重要参数介绍天线种类简介天线选用介绍1.2.3.在农村地区，鉴于话务量较小，预期覆盖面积较大的特点，选择基站天线时应考虑以下几方面。（1）为保证覆盖半径，应选择高增益天线。（3）如果基站周围各方向上都没有明显阻挡，话务需求较小，预期覆盖范围也较小，也可以选用全向天线。（2）由于极化分集依赖于移动台周围反射体和散射体的分布，对于地物分布相对较稀疏的农村地区，极化分集效果不如空间分集。因此在安装条件具备的情况下，应尽可能使用单极化天线。天线选用－农村及郊区天线的选用城区环境有较多或较复杂的建筑物，电磁环境比