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通宇通讯TONGYUCOMMUNICATION基站天线交流基站天线交流基站天线研发部基站天线研发部伍裕江伍裕江2010.12.232010.12.23天线基础知识介绍新产品介绍室外宽频天线多系统共用天线水平可调肩并肩天线双波束(BSA)天线路测性能对比常见问题提纲Blahblahblahblah•把从导线上传下来的电信号做为无线电波发射到空间…...•收集无线电波并产生电信号什么是天线?天线基础天线:收发机与无线信道的接口•如何才能有效辐射TongyuCommunicationEquipmentCo.Ltd.两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长。全长与波长相等的振子,称为全波对称振子。将振子折合起来的,称为折合振子。1/2波长一个1/2波长的对称振子在800MHz约200mm长400MHz约400mm长1/4波长1/4波长1/2波长振子最基本的一种天线:对称振子最基本的一种天线:对称振子波长1.无线电波什么叫无线电波?无线电波是一种能量传输形式,在传播过程中,电场和磁场在空间是相互垂直的,同时这两者又都垂直于传播方向。自由空间中的电磁波电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场无线电波和光波一样,它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用C=300000公里/秒表示。在媒质中的传播速度为:Vε=C/√ε,式中ε为传播媒质的相对介电常数。空气的相对介电常数与真空的相对介电常数很接近,略大于1,即无线电波在空气中的传播速度略小于光速,通常我们就认为它等于光速。无线电波的传播波长:λ=V/f式中,V为速度,单位为米/秒;f为频率,单位为赫兹;λ为波长,单位为米。由上述关系式不难看出,同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时,速度是不同的,因此波长也不一样。我们通常使用的聚四氟乙烯型绝缘同轴射频电缆其相对介电常数ε约为2.1,因此,Vε≈C/1.44,λε≈λ/1.44。波长无线电波的波长、频率和传播速度的关系无线电波的传播自由空间通信距离方程:设发射功率为PT,发射天线增益为GT,工作频率为f.接收功率为PR,接收天线增益为GR,收、发天线间距离为R,那么电波在无环境干扰时,传播途中的电波损耗L0有以下表达式:L0(dB)=10Lg(PT/PR)=32.45+20Lgf(MHz)+20LgR(km)-GT(dB)-GR(dB)[举例]设:PT=10W=40dBmw;GR=GT=7dBi;f=1910MHz则R=500m时,PR=?解答:(1)L0(dB)的计算L0(dB)=32.45+20Lg1910(MHz)+20Lg0.5(km)-GR(dB)-GT(dB)=32.45+65.62-6-7-7=78.07(dB)(2)PR的计算PR=PT/(107.807)=10(W)/(107.807)=1(μW)/(100.807)=1(μW)/6.412=0.156(μW)=156(mμW)#顺便指出,1.9GHz电波在穿透一层砖墙时,大约损失(10~15)dB.基站天线性能参数电路特性参数•驻波比•天线口隔离度•三阶交调机械参数•尺寸•重量•天线罩材料•外观颜色•工作温度•存储温度•风载•迎风面积•接头型式•包装尺寸•天线抱杆•防雷辐射特性参数•增益•半功率波瓣宽度•下倾角•副瓣抑制•前后比•不圆度•交叉极化比例:通宇TDJ-809018DM-65PT0技术指标Electricalspecifications806~960Frequencyrange(MHz)806~890890~960Polarization±45°±45°Gain(dBi)17.518Electricaldowntilt(°)00Half-powerbeamwidth(°)Horizontal:65Vertical:7.5Horizontal:63Vertical:7Sidelobesuppression(dB)(Firstsidelobeabovehorizon)≥16Front-to-backratio(dB)≥30Isolation(dB)≥30Cross-polarratio(dB)≥15(±60°≥10)Impedance(Ω)50VSWR≤1.4IntermodulationIM3(dBm)(2×43dBmcarrier)-107Maximuminputpower(W)500LightningprotectionDCGroundTongyuCommunicationEquipmentCo.Ltd.1.工作频带与输入阻抗•无论是发射天线还是接收天线,它们总是在一定的频率范围内工作的,通常,工作在中心频率时天线所能输送的功率最大,偏离中心频率时它所输送的功率都将减小,据此可定义天线的频率带宽。•有在移动通信系统中是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。具体的说,就是当天线的输入驻波比≤1.5时,天线的工作带宽。•输入阻抗:50欧姆2.驻波比回波损耗(RL)、反射系数Γ、驻波比VSWR三者之间的换算关系Γ=U-/U+或Γ=(P-/P+)1/2或Γ=|(ZL-Z0)/(ZL+Z0)|RL=20lgΓ或RL=10lg(P+/P-)VSWR=(1+Γ)/(1-Γ)Γ=(VSWR-1)/(VSWR+1)隔离代表馈送到一种极化的信号在另外一种极化中出现的比例1000mW(即1W)1mW在这种情况下的隔离为10log(1000mW/1mW)=30dB3.隔离度4.天线增益一般说来,天线的主瓣波束宽度越窄,天线增益越高。当旁瓣电平及前后比正常的情况下,可用下式近似表示HEidBG5050223200010..log)(θθ=HEidBG5050222700010..log)(θθ=反射面天线,则由于有效照射效率因素的影响,故4.天线增益一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射一个天线与对称振子相比较的增益用“dBd”表示一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.17dBidBdBdd和和dBdBii的区别的区别2.17dB对称振子的增益为2.17dB5.5.波束宽度波束宽度方位即水平面方向图120°(eg)峰值-10dB点-10dB点10dB波束宽度60°(eg)峰值-3dB点-3dB点3dB波束宽度15°(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB32°(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB俯仰面即垂直面方向图在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣,其中最大的瓣称为主瓣,其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率(角)瓣宽。主瓣瓣宽越窄,则方向性越好,抗干扰能力越强。如何提高增益单个半波振子垂直面方向图增益为G=2.15dB两个半波振子垂直面方向图增益为G=5.15dB四个半波振子垂直面方向图增益为G=8.15dB单个半波振子两个半波振子四个半波振子A.采用多个半波振子排成一个垂直放置的直线阵两个半波振子(带反射板)垂直面方向图两个半波振子(带反射板)水平面方向图反射板长度为L两个半波振子反射板宽度为W两个半波振子两个半波振子(带反射板)在垂直面上的配置两个半波振子(带反射板)在水平面上的配置B.在直线阵的一侧加一块反射板(以带反射板的二半波振子垂直阵为例)增益为G=11~14dB如何提高增益:增加反射板C.为提高板状天线的增益,还可以进一步采用八个半波振子排阵前面已指出,四个半波振子排成一个垂直放置的直线阵的增益约为8dB;一侧加有一个反射板的四元式直线阵,即常规板状天线,其增益约为14~17dB。一侧加有一个反射板的八元式直线阵,即加长型板状天线,其增益约为16~19dB.900MHz频段下,其长度也增加了一倍,达2.4m左右。如何提高增益高增益栅状抛物面天线从性能价格比出发,人们常常选用栅状抛物面天线作为直放站施主天线。由于抛物面具有良好的聚焦作用,所以抛物面天线集射能力强,直径为1.5m的栅状抛物面天线,在900兆频段,其增益即可达G=20dB.它特别适用于点对点的通信,例如它常常被选用为直放站的施主天线。抛物面采用栅状结构,一是为了减轻天线的重量,二是为了减少风的阻力。抛物面天线一般都能给出不低于30dB的前后比,这也正是直放站系统防自激而对接收天线所提出的必须满足的技术指标。更高增益天线垂直极化水平极化+45度倾斜的极化天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向-45度倾斜的极化6.天线的极化两个天线合为一个整体,传输两路独立的电磁波V/H(垂直/水平)倾斜(+/-45°)双极化天线7.7.前后比前后比方向图中,前后瓣最大电平之比称为前后比。前后比大则天线定向接收性能就好。基本半波振子天线的前后比为1,所以对来自振子前后的相同信号电波具有相同的接收能力。前向功率后向功率以dB表示的前后比=10log典型值为25dB左右目的是有一个尽可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)8.8.方向图旁瓣抑制方向图旁瓣抑制上旁瓣抑制下旁瓣抑制低上部旁瓣波形来自邻近蜂窝单元的干扰信号蜂窝单元内的手提电话信号低上旁瓣能减少干扰下旁瓣零值填充减小塔下黑为何要控制方向图旁瓣为何要控制方向图旁瓣9.三阶互调指标互调的定义•互调是指非线性射频线路中,两个或多个频率混合后所产生的噪音信号。•互调产生的本来并不存在“错误”信号,此信号会被系统误认为是真实的信号。•互调可由有源元件(无线电设备、二极管)或无源元件(电缆、接头、天线、滤波器)引起。具有两个载波信号的互调失真频率实例频率A及B上的载波,产生如下互调信号:1阶:A,B2阶:(A+B),(A-B)3阶:(2A±B),(2B±A)4阶:(3A±B),(3B±A),(2A±2B)5阶:(4A±B),(4B±A),(3A±2B),(3B±2A)互调失真如何影响系统的性能?•较高功率的发射信号通常会混合产生互调信号,最后进入接收波段。•而基站天线接收的信号通常功率较低。•如果互调信号与实际的接收信号具有相近或较高的功率,系统会误把互调信号视为真实信号。三阶互调失真信号(A=935MHz,B=960MHz)2A-B=1870-960=910MHz2B-A=1920-935=985MHzA及B代表GSM发射频率2A-B进入GSM接收波段,带来问题。五阶互调失真信号(A=935MHz,B=954MHz在中国移动GSM的下行频段内)3A-2B=2805-1908=897MHz(在中国移动GSM上行频段内)互调失真如何影响系统的性能?•在系统将互调信号视为真实的接收信号的情况下,将带来如下问题:信号丢失、虚假信道繁忙、语音质量下降、系统容量受限•这意味着:销售利润减少•虽然大部分移动用户可以容忍语音质量下降,但信号丢失及信道繁忙常常都会令用户不满。GSM系统实例三阶交调的测试原理图TransmitfilterTransmitfilterf1f2GeneratorsSummingDeviceDeviceunderTestTerminationÊReceiveFilter∑+43dBm(2x20W)936MHz959MHz3rdorderIMproductRXFilter913MHzIMleveldBm-107天线20W的发射功率,要求产生的三阶交调信号小于0.00000000002W,这个比例就像相当于地球与绿豆的比例。天线增益对网络覆盖及干扰的影响•全向天线增益一般在9~11dB;定向天线增益一般为12~21dB,半功率角以33o、65o、90o、105o为主。三种半功率角的定向天线方向图比较TongyuCommunicationEquipmentCo.Ltd.如何实现可变电下倾电下倾的产生无下倾时在馈电网络中路径长度相等有下倾时在馈电网络中路径长度不相等两种布局方式:天线馈电网络布局天线基础知识介绍新产品介绍室外宽频天线多系统共用天线水平可调肩并肩天线双波束(BSA)天线路测性能对比常见问题提纲20102010年新产品项目年新产品项目NS
本文标题:基站天线培训
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