G基站天饋系統(tǒng)介紹PPT課件

1、 【本章內(nèi)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。第1頁/共59頁 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(diào)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(diào)整、射頻和光傳輸知識。第2頁/共59頁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。第3頁/共59頁 基站天線系統(tǒng)的配置同網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃緊密

2、相關(guān)。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃決定了天線的布局、天線架設(shè)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。第4頁/共59頁圖5-1 5-1 基站天饋系統(tǒng)安裝示意圖第5頁/共59頁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(zhuǎn)換為電磁波；接收時，把電磁波轉(zhuǎn)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。第6頁/共59頁圖5-2 5-2 天線系統(tǒng)收發(fā)功能示意圖第7頁/共59頁 天線品種繁多，主要有下列幾種分類方式：按工作性質(zhì)可分為發(fā)射天線和接收天線；

3、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(jié)構(gòu)形式和工作原理可分為線天線、面天線等。第8頁/共59頁圖5-3 5-3 天線第9頁/共59頁天線輻射的基本原理天線輻射的基本原理圖5-4 5-4 電磁波輻射示意圖第10頁/共59頁天線的一些概念天線的一些概念 （1）輸入阻抗（Impedance） （2）回波損耗（Return Loss） （3）駐波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR）第11頁/共59頁 （4）帶寬（bandwidth） （5）增益（gain） （6）方向

4、圖第12頁/共59頁 圖5-5 5-5 回波損耗示意圖 第13頁/共59頁圖5-6 35-6 3種常用天線增益比較第14頁/共59頁圖5-7 5-7 半波振子天線方向圖第15頁/共59頁（7）波瓣寬度（beam-width） 圖5-8 ANDREW CTSDG-06513-6D5-8 ANDREW CTSDG-06513-6D基站天線的水平和垂直方向圖第16頁/共59頁 （8）極化方式（Polarisation） 圖5-9 5-9 天線單極化方式和雙極化方式第17頁/共59頁 （9）前后比（front-back ratio） 圖5-10 5-10 天線前后比示意圖第18頁/共59頁常見的天線種

5、類常見的天線種類 1單極天線和對稱振子天線圖5-11 5-11 單極天線和對稱振子天線第19頁/共59頁圖5-12 5-12 振子天線輻射方向圖第20頁/共59頁圖5-13 5-13 不同長度的對稱振子天線的輻射方向圖第21頁/共59頁2八木八木-宇田天線宇田天線圖5-14 5-14 八木天線示意圖第22頁/共59頁3縫隙天線縫隙天線 圖5-15 5-15 縫隙天線 第23頁/共59頁4喇叭天線喇叭天線 圖5-16 5-16 幾種常見喇叭天線第24頁/共59頁圖5-17 5-17 棱錐形喇叭天線的輻射方向圖第25頁/共59頁5反射面天線反射面天線圖5-18 5-18 反射面天線第26頁/共59

6、頁6微帶天線微帶天線圖5-19 5-19 微帶天線的4 4種形式第27頁/共59頁圖5-20 5-20 矩形微帶天線的典型方向圖第28頁/共59頁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）表面波傳輸線第29頁/共59頁圖5-21 5-21 幾種常見波導結(jié)構(gòu)第30頁/共59頁2饋線饋線圖5-22 5-22 典型饋線的外觀第31頁/共59頁1/21/2英寸饋線英寸饋線7/87/8英寸饋線英寸饋線尺寸（尺寸（mmmm）內(nèi)導體外徑內(nèi)導體外徑4.8mm4.8mm9mm9mm外導體外徑外導體外徑13.7mm13.7mm24.7mm24.7mm絕緣套外徑絕緣套外

7、徑16mm16mm27.75mm27.75mm特性阻抗（特性阻抗（ ）50501 150501 1頻率上限（頻率上限（GHzGHz）8855一次最小彎曲半徑一次最小彎曲半徑70mm70mm120mm120mm百米損耗（百米損耗（dBdB）900MHz900MHz6.886.883.873.872 000MHz2 000MHz10.710.76.16.1表5-15-1移動通信饋線第32頁/共59頁5.4 TD-SCDMA中的智能天線圖5-23 85-23 8天線圓環(huán)陣智能天線以及輻射方向圖第33頁/共59頁 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

8、陣元的權(quán)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。第34頁/共59頁 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。第35頁/共59頁圖5-24 85-24 8天線線陣智能天線以及輻射方向圖第36頁/共59頁5.5 基站天線的分類與選型 移動網(wǎng)絡(luò)類型不同，基站天線的選擇也有不同的要求。 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(diào)等性能指標也有著不同的要求。第37頁/共59

9、頁 現(xiàn)在應(yīng)用的基站天線除了TD-SCDMA的智能天線有較大不同外，其他網(wǎng)絡(luò)制式使用的天線基本結(jié)構(gòu)相差不大。 智能天線由于前面已經(jīng)有了較多介紹，下面的內(nèi)容沒有再涉及。第38頁/共59頁 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(diào)整方式又可分為機械式和電調(diào)式兩種基本類型。第39頁/共59頁 1全向天線 2定向天線 3機械天線 4電調(diào)天線 5雙極化天線第40頁/共59頁圖5-25 5-25 電調(diào)天線原理示意圖第41頁/共59頁5.6 基站天線參數(shù)調(diào)整 基站天線的參數(shù)主

10、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(diào)整在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中具有很重要的意義。第42頁/共59頁1天線高度天線高度圖5-26 5-26 天線覆蓋距離計算示意圖第43頁/共59頁2天線俯仰角天線俯仰角 天線俯仰角是網(wǎng)絡(luò)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(shè)計范圍相同，同時加強本覆蓋區(qū)的信號強度。第44頁/共59頁3天線方位角天線方位角 天線方位角對移動通信的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量非

11、常重要。 一方面，準確的方位角能保證基站的實際覆蓋與所預期的相同，保證整個網(wǎng)絡(luò)的運行質(zhì)量；另一方面，依據(jù)話務(wù)量或網(wǎng)絡(luò)存在的具體情況對方位角進行適當?shù)恼{(diào)整，可以更好地優(yōu)化現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)。第45頁/共59頁4天線位置天線位置 （1）基站初始布局 （2）站址選擇與勘察第46頁/共59頁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(jù)實現(xiàn)原理分為微帶型和腔體型兩類，微帶結(jié)構(gòu)利用1/4波長的微帶線，腔體型利用諧振腔實現(xiàn)功能。第47頁/共59頁 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（attenuat

12、or） （4）隔離器（isolator） （5）環(huán)形器（circulator） （6）功分器（Power Splitter）第48頁/共59頁 （7）耦合器（coupler） （8）3dB電橋 （9）直流饋電器 （10）負載（load） （11）轉(zhuǎn)接頭 （12）饋線（Feeder Line） （13）天線（antenna）第49頁/共59頁5.8 射頻、光傳輸常用知識總結(jié) 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）天線方向圖第50頁/共59頁 （7）天線前后比 （8）插損 （9）選擇性 （10）3dB帶寬 （1

13、1）駐波比（回波損耗） （12）互調(diào)第51頁/共59頁 （13）三階交調(diào) （14）噪聲系數(shù) （15）耦合度 （16）隔離度第52頁/共59頁2光纖傳輸知識光纖傳輸知識 （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）光衰減器第53頁/共59頁 （8）光法蘭頭 （9）光纖 （10）光纜 （11）尾纖 （12）跳線第54頁/共59頁小 結(jié) 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(wǎng)絡(luò)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(yīng)參數(shù)設(shè)置不當，都會直接影響整個移動通信網(wǎng)絡(luò)的運行質(zhì)量。第55頁/共59頁 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(gòu)件為操作對象的。 本章開篇介紹了天饋系統(tǒng)的組成情況