天線培訓(xùn)材料 (修改)

1、天線培訓(xùn)材料中國移動通信研究院 無線所曹景陽 2022年2月一、天線基本原理及參數(shù)二、GSM天線產(chǎn)品、指標(biāo)要求及應(yīng)用場景三、GSM天線干擾問題及室分天線概要四、TD-SCDMA智能天線技術(shù)原理及應(yīng)用五、TD-LTE天線設(shè)備及建設(shè)方案六、天線技術(shù)展望提 綱第一部分天線基本原理及參數(shù)天線的工作原理天線是一種轉(zhuǎn)換器，把在封閉的傳輸線中傳輸?shù)碾姶挪ㄞD(zhuǎn)換為在空間中傳播的電磁波，也可以把在空間中傳播的電磁波轉(zhuǎn)換為在封閉的傳輸線中傳輸?shù)碾姶挪??；咎炀€是基站通信系統(tǒng)中站點與終端建立通信鏈路的關(guān)健部件?；咎炀€需要解決的問題可歸納為三方面第一、有效地進行能量的轉(zhuǎn)換，故可將天線等效為電路（或微波網(wǎng)絡(luò)），采用路的

2、方法對其進行電路參數(shù)分析第二、天線所輻射的電磁波必需具有方向性，因此，又可將天線等效為場（輻射源），進行場的輻射參數(shù)分析第三、天線輻射的電磁波具有極化取向，極化特性最終也歸結(jié)為輻射參數(shù)分析的范疇。主流基站天線常規(guī)雙極化天線，支持1T2R/2T2R并排的兩列雙極化天線，列間距一般大于1個波長，可支持2T4R/4T4R雙極化智能天線，列間距0.5波長TDD智能天線的組成匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)按照設(shè)計將功率和相位匹配到每個振子單元振子單元振子單元是天線的基礎(chǔ)單元，多個單元可組成陣列天線罩與端蓋天線罩與端蓋保護天線內(nèi)部單元反射板裝配部分反射板裝配部分控制水平波束角及波束收斂度，保障天線的定向特性校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)校準(zhǔn)

3、網(wǎng)絡(luò)校準(zhǔn)各個陣列與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)間的輻射相位差智能天線特有，雙極化天線固定在天線底部，一體化天線放在天線背部Others連接器（N、BMA、多聯(lián)）天線支架天線包裝天線單元的設(shè)計輻輻射及接收下的射及接收下的電電磁波磁波示意示意圖圖天線陣列陣列的掃描原理輻射單元功分網(wǎng)絡(luò)移相等相位面 = (2/)d sin3 2 0d波束方向某全向天線增益與垂直波瓣寬度的關(guān)系基站天線的垂直面組陣基站天線單元簡介偶極子偶極子貼片貼片雙頻雙頻優(yōu)點優(yōu)點極化純度高；天線方向圖前后比較好；結(jié)構(gòu)簡單，易于加工實現(xiàn) ；頻帶寬；高頻天線單元易于實現(xiàn)于級連。電氣性能良好，能夠滿足大T要求。結(jié)構(gòu)簡單；所需反射板較??；剖面低，易于小型化設(shè)計；

4、雙頻工作，體現(xiàn)天線的競爭力；缺點缺點需要較大的地板；需要平衡饋電支節(jié)； 天線的剖面比較高，不易于小型化設(shè)計；極化純度低，隔離度比較差；前后比差；饋電結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，難以與集成；頻帶窄，不支持多頻多模設(shè)計；雙頻相互影響；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以集成和小型化；專利保護非常完善；設(shè)計難度大；采用4列雙極化天線相較于原有單極化天線，業(yè)務(wù)波束增益降低3dB采用極化分集方式，獲取極化分集增益3dB（需要多徑豐富的場景）天線寬度為320mm寬，較單極化8陣列縮短一半天線單元間距為75mm間距過大導(dǎo)致掃描范圍變小間距過大導(dǎo)致大掃描角時出現(xiàn)柵瓣4陣列天線，不同間距，陣列幅度保持不變，相位差為160deg的曲線紅線表示陣列間

5、距為0.5波長蘭線表示陣列結(jié)局為0.84波長TDD智能天線的陣列設(shè)計饋電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案技術(shù)方案電纜方案空氣微帶方案PCB板方案簡圖簡圖作用：作用：1、將射頻能量分配到輻射單元；2、阻抗匹配；3、承擔(dān)著方向圖的賦形設(shè)計。天線各模塊設(shè)計對比天線罩外罩材料外罩材料玻璃鋼玻璃鋼PVCPVC圖片圖片天線關(guān)鍵部件免受外部環(huán)境影響的結(jié)構(gòu)物，在電氣上應(yīng)具有良好的電磁輻射透過性能，在結(jié)構(gòu)上能經(jīng)受外部惡劣環(huán)境的作用，其目的有：保護天線系統(tǒng)免受風(fēng)雨、冰雪、沙塵和太陽輻射等的影響，使天線系統(tǒng)工作性能比較穩(wěn)定可靠，同時減輕腐蝕和老化，延長使用壽命消除風(fēng)負(fù)荷和風(fēng)力矩，減小轉(zhuǎn)動天線的驅(qū)動功率，減輕機械結(jié)構(gòu)重量，減小慣量，提高

6、固有頻率天線罩可以給天線很好的保護作用，但是同時也會造成一些不利的影響，包括：電特性總體上會受惡化影響重量及成本增加天線的反射板設(shè)計同時承擔(dān)著電氣及機械性能要求V3-800M天線反射板在跌落后側(cè)邊變形、斷裂車間投訴反射板銳角傷人：安規(guī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計問題設(shè)計要求：方向圖要求強度要求裝配干涉：結(jié)構(gòu)設(shè)計問題PIM問題相關(guān)評估實驗端面吊裝試驗包裝跌落裸機跌落樣機試裝天線方向圖方向圖方向性天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對于接收天線而言，方向性表示天線對不同方向傳來的電波所具有的接收能力。方向圖可用來說明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來

7、表示.兩個正交的、切割最大兩個正交的、切割最大輻輻射方向的主面：射方向的主面：H面：面： 磁磁場場矢量共面矢量共面E面：面：電場電場矢量共面矢量共面垂直方向圖的波束寬度決定區(qū)域內(nèi)功率的分布，以及水平方向圖的波束寬度與覆蓋區(qū)域面積有關(guān)，天線方向圖定義Gain增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的場強的平方之比，即功率之比。天線作為一種無源器件（本文不包含有源天線），其增益的概念與一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天線本身并沒有增加所輻射信號的能量，它只是通過天線振子的組合并改變其饋電方式把能量集中到某一方向。增益是天線的重要指標(biāo)之

8、一，它表示天線在某一方向能量集中的能力。表示天線增益的單位通常有兩個：dBi、dBd。兩者之間的相差2.15dB。國標(biāo)無具體要求，行業(yè)默認(rèn)規(guī)格書中允許在整個頻帶內(nèi)有0.5dBi左右的誤差影響因素天線增益不但與振子單元數(shù)量有關(guān)，還與水平波束寬度和垂直波束寬度有關(guān)。一般振子單元數(shù)量越多增益越大，水平波束寬度越窄增益越大，垂直波束寬度越小增益越大。.理論上,如果天線增益要增加3dB,陣子數(shù)量要增加一倍,即天線長度增加一倍對系統(tǒng)的影響覆蓋距離選型建議中等增益天線（1518dBi），在城區(qū)適合使用，一方面這種增益天線的體積和尺寸比較適合城區(qū)使用；另一方面，在較短的覆蓋半徑內(nèi)由于垂直面波束寬度較大使信號更

9、加均勻。高增益天線（18dBi），在進行廣覆蓋時通常采用此種天線。用于高速公路、鐵路、隧道、狹長地形廣覆蓋。 Page 17基站天線關(guān)鍵指標(biāo)增益定義Polarization極化是描述電磁波場強矢量空間指向的一個輻射特性，當(dāng)沒有特別說明時，通常以電場矢量的空間指向作為電磁波的極化方向，而且是指在該天線的最大輻射方向上的電場矢量來說的。電場矢量在空間的取向在任何時間都保持不變的電磁波叫直線極化波，有時以地面作參考，將電場矢量方向與地面平行的波叫水平極化波，與地面垂直的波叫垂直極化波。電場矢量在空間的取向有的時候并不固定，電場失量端點描繪的軌跡是圓，稱圓極化波；若軌跡是橢圓，稱之為橢圓極化波，橢圓極

10、化波和圓極化波都有旋相性。不同頻段的電磁波適合采用不同的極化方式進行傳播，移動通信系統(tǒng)通常采用垂直極化，而廣播系統(tǒng)通常采用水平極化，橢圓極化通常用于衛(wèi)星通信。 國標(biāo)垂直極化、+/-45度交叉極化影響因素振元的擺放，目前天線單元主要由振子（偶極子）和微帶縫隙天線兩種類型組成，偶極子的極化方向與振子軸線相同，縫隙天線的極化方向與縫隙長度方向軸線相同，因此極化方向比較容易判斷。 對系統(tǒng)的影響當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失。所以，根據(jù)移動通信的特點，基站天線一般采用垂直極化或者+/-45度交叉極化，最大限度的減少極化損失選型建議在需要分集增益的情況下，選

11、用雙極化天線，否則選用單極化天線Page 18基站天線關(guān)鍵指標(biāo)極化垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收；右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；雙極化天線利用極化分集來減少移動通信系統(tǒng)中多徑衰落的影響，提高基站接收信號質(zhì)量的，通常有0/90、45/-45兩種。對于UHF頻段，水平極化波的

12、傳播效果不如垂直極化，因此目前很少采用0/90的交叉極化天線。Page 19基站天線關(guān)鍵指標(biāo)極化傾斜傾斜 (+/- 45)極化天線的原理介紹相對于單極化天線，雙極化天線總發(fā)射能量相同、能量分布到更多的極化方向。極化：指天線輻射時形成的電場強度（圖中紅箭頭）方向極化損失：垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收。當(dāng)來波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時，在接收過程中通常都要產(chǎn)生極化損失。異極化隔離度：饋送到一種極化的信號在另外一種極化中出現(xiàn)的比例。V/H (垂直/水平)傾斜 (+/- 45)1000mW 1mW天線類型天線類型發(fā)極化方發(fā)極化方式式收極化方收極化方式式極化損失極化損失(dB)

13、8P|0|/-34/0/|-34+4|-3/-3雙極化-問題提出鏤空型低風(fēng)阻天線鏤空型低風(fēng)阻天線壓縮間距天線壓縮間距天線雙極化天線雙極化天線雙排天線（雙排天線（4+3）-27%-40%-55%-40%迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積面積過大面積過大改善有限改善有限垂直方向極化損失垂直方向極化損失無改善方式無改善方式分集增益彌補分集增益彌補天線橫向尺寸降低將導(dǎo)致波束變寬、增益降低等指標(biāo)變化天線橫向尺寸降低將導(dǎo)致波束變寬、增益降低等指標(biāo)變化定義Half-power beam width Copolar +45/ 45（Horizontal）水平方向相對于最大輻射方向功率下降一半（3dB）的兩點之間的波束寬度。 在

14、方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強。水平方向圖反映了天線在水平面上的輻射特性，如理想全向天線的水平方向圖是一個圓。一般水平方向圖是按最大輻射方向的電場幅度值進行歸一的。常用的基站天線水平波束寬度有360（全向天線）、120、90、65（60）、33等 國標(biāo)32+/-432+/-4；65+/-665+/-6；90+/-890+/-8；120+/-10120+/-10影響因素基站天線的水平面波瓣寬度與天線的寬度尺寸有關(guān)，水平面波瓣寬度越寬，天線的寬

15、度越小，比如WCDMA天線若水平面波瓣寬度為65度，天線的寬度約為150mm，而水平面波瓣寬度為32度的天線其寬度約為300mm對系統(tǒng)的影響覆蓋范圍選型建議全向天線郊區(qū)或農(nóng)村大區(qū)制的站型，用戶密度低，用戶量少，要求覆蓋范定向天線：65城區(qū) 65、90、120 郊區(qū) 33高速公路Page 22基站天線關(guān)鍵指標(biāo)水平波瓣寬度水平波瓣寬度的定義:Page 23基站天線關(guān)鍵指標(biāo)水平波瓣寬度60 (eg)峰值峰值 - 3dB點點 - 3dB點點3dB 波束寬度波束寬度定義Half-power beam width Copolar +45/ 45（Vertical） 在垂直面方向圖上，在最大輻射方向的兩側(cè)輻

16、射功率下降3dB的兩個方向之間的夾角為垂直面波瓣寬度。垂直方向圖反映了天線在垂直面上的輻射特性。垂直方向圖也是按最大輻射方向的電場幅度值進行歸一的。對于定向天線，主瓣上側(cè)的副瓣應(yīng)盡可能的小，因為太大的上副瓣會使較多的干擾進入系統(tǒng)，影響通信質(zhì)量。國標(biāo)垂直面波束寬度有6.5、7 、10、16 等，不同廠家天線設(shè)計風(fēng)格不同，會存在一些差異。 影響因素基站天線的垂直面波瓣寬度與天線的長度尺寸（長度取決于增益）有關(guān)，垂直面波瓣寬度越寬，天線的長度越小，比如WCDMA 65度水平波瓣天線，若垂直面波瓣寬度為6.5度，天線的高度約為1.4m （增益約18dBi） ，而垂直面波瓣寬度為13度的天線其高度約為0

17、.66m（增益約15dBi）。對系統(tǒng)的影響寬的垂直波瓣寬度覆蓋比較均勻，但由于邊沿陡降不足增加鄰區(qū)干擾。選型建議一般水平波瓣寬度和增益確定下來，垂直波瓣寬度就固定了。所以垂直波瓣寬度不作為主要選型依據(jù)；如果一定要選擇垂直面波瓣寬度大的天線就只能在同系列中找低增益的了。Page 24基站天線關(guān)鍵指標(biāo)垂直波瓣寬度定義Vertical Pattern sidelobesuppression for first sidelobeabove main beam對于基站天線，人們常常要求它的垂直面方向圖中，主瓣上方第一旁瓣盡可能弱一些。這就是所謂的上旁瓣抑制 ?；镜姆?wù)對象是地面上的移動電話用戶，指向天

18、空的輻射是毫無意義的。對于小區(qū)制蜂窩系統(tǒng)，為了提高頻率復(fù)用效率， 減少對鄰區(qū)的同頻干擾，基站天線波束賦形時應(yīng)盡可能降低那些瞄準(zhǔn)干擾區(qū)的副瓣，提高D/U值（有用和無用信號強度之比），上第一副瓣電平應(yīng)小于-18dB，對于大區(qū)制基站天線無這一要求。國標(biāo)原國標(biāo)無特殊要求，如果網(wǎng)絡(luò)對第一副瓣有要求，建議小于-18dB影響因素每個輻射單元饋電的幅度相位分布對系統(tǒng)的影響特殊情況下的鄰區(qū)同頻干擾，一般不會有影響選型建議不要求Page 25基站天線關(guān)鍵指標(biāo)第一上副瓣抑制Page 26基站天線關(guān)鍵指標(biāo)第一上副瓣抑制上旁瓣抑制上旁瓣抑制下旁瓣下旁瓣主瓣主瓣尾瓣尾瓣天線天線Page 27基站天線關(guān)鍵指標(biāo)前后比定義Fr

19、ont-to-back ratio該指標(biāo)只對定向天線有意義。指天線前向最大輻射方向的功率密度與后向30度 范圍內(nèi)的最大輻射方向的功率密度的比值。前后比反映天線對后向干擾的抑制能力。一般的基站天線該指標(biāo)要求達(dá)到25dB。前后比越大，天線的后向輻射（或接收）越小。前后比F / B 的計算十分簡單- F / B = 10 log （前向功率密度） /（ 后向功率密度） 對于雙極化天線，還有一個交叉極化前后比的概念：也就是天線前向主極化分量最大輻射方向的功率密度與后向30度范圍內(nèi)正交極化分量的最大功率密度之比。國標(biāo)33度水平波瓣寬度（27dB）, 65度水平波瓣寬度（25dB）, 90度水平波瓣寬度（

20、23dB）影響因素每個輻射單元饋電的幅度相位分布對系統(tǒng)的影響鄰區(qū)干擾選型建議一般情況下達(dá)到國標(biāo)要求即可Page 28基站天線關(guān)鍵指標(biāo)交叉極化鑒別率定義Cross polar ratioMaindirection 0Sector 60給定方向上主極化分量與正交極化分量功率之比，有兩個參數(shù)：軸向，也就是0度方向；60方向上。交叉極化鑒別率是衡量兩正交陣子的相關(guān)性，交叉極化鑒別率的值越大說明非相關(guān)性越好。如果交叉極化鑒別率的指標(biāo)達(dá)到國標(biāo)要求，說明兩正交陣子不相關(guān)，可以得到較好的極化分集。國標(biāo)0度（15dB）， 60度（10dB）影響因素多方面的綜合因素：單個陣子本身、每個輻射單元饋電的幅度相位分布對

21、系統(tǒng)的影響GSM系統(tǒng)的分集增益選型建議符合國標(biāo)要求Page 29基站天線關(guān)鍵指標(biāo)交叉極化鑒別率如上圖，藍(lán)色為主極化，紅色為正交極化，其在0度方向的交叉極化鑒別率為21dB，在+/-60為13dB交叉極化鑒別度Page 30基站天線關(guān)鍵指標(biāo)端口隔離度定義Isolation, between ports對于多端口天線，如雙極化天線、雙頻段雙極化天線，收發(fā)共用時端口之間的隔離度應(yīng)大于30dB，該指標(biāo)影響兩個極化通道間的干擾抑制能力。 隔離代表饋送到一種極化的信號在另外一種極化中出現(xiàn)的比例國標(biāo)28dB影響因素多方面的綜合因素對系統(tǒng)的影響通道間的干擾選型建議符合國標(biāo)要求，對于窄帶天線建議符合30dBPa

22、ge 31基站天線關(guān)鍵指標(biāo)三階互調(diào)定義Intermodulation IM3 (2 x 43 dBm carrier)所謂無源互調(diào)特性是指接頭，饋線，天線，濾波器等無源部件工作在多個載頻的大功率信號條件下由于部件本身存在非線性而引起的互調(diào)效應(yīng)。通常都認(rèn)為無源部件是線性的，但是在大功率條件下無源部件都不同程度地存在一定的非線性互調(diào)產(chǎn)物的存在會對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，特別是落在接收帶內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物將對系統(tǒng)的接收性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此對接頭，電纜，天線等無源部件的互調(diào)特性都有嚴(yán)格的要求。互調(diào)是指非線性射頻線路中，兩個或多個頻率混合后所產(chǎn)生的噪音信號。互調(diào)產(chǎn)生的本來并不存在“錯誤”信號，此信號會被系統(tǒng)誤認(rèn)為

23、是真實的信號。國標(biāo)-107dBm(或者-150dBc)影響因素對系統(tǒng)的影響選型建議符合國標(biāo) 功率容量 雷電防護基站天線所有射頻輸入端口均要求直流直接接地。 尺寸和重量為了便于天線儲存、運輸、安裝及安全，在滿足各項電氣指標(biāo)情況下，天線的外形尺寸應(yīng)盡可能小，重量盡可能輕。目前運營商對天線尺寸、重量、外觀上的要求越來越高，因此在選擇天線時，不但要關(guān)心其技術(shù)性能指標(biāo)，還應(yīng)關(guān)注這些非技術(shù)因素。一般市區(qū)基站天線應(yīng)該選擇重量輕、尺寸小、外形美觀的天線，郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)天線一般無此要求。 風(fēng)載荷基站天線通常安裝在高樓及鐵塔上，尤其在沿海地區(qū)，常年風(fēng)速較大，要求天線在36m/s 時正常工作，在55m/s 時不破壞。天

24、線本身通常能夠承受強風(fēng)，在風(fēng)力較強的地區(qū)，天線通常是由于鐵塔、抱桿等原因而遭到損壞。因此在這些地區(qū)，應(yīng)選擇表面積小的天線。 安裝件天線安裝件要求適應(yīng)一定的抱桿范圍（如50115mm）Page 32基站天線關(guān)鍵指標(biāo)其它主要天線指標(biāo)對網(wǎng)絡(luò)影響定性分析Page 33天線指標(biāo)天線指標(biāo)對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響增益(dBi)不同的應(yīng)用場景，對天線增益的要求也不完全一樣增益值高，覆蓋半徑更大，覆蓋更遠(yuǎn)增益高0.5dB左右，有利于增強網(wǎng)絡(luò)覆蓋3或者減少基站數(shù)目6（理論模型）駐波比駐波比值小，減少反射功率，擴大覆蓋范圍天線VSWR過大時，可能對基站側(cè)駐波比檢測門限告警產(chǎn)生影響功率容量(W)基站天線的功率

25、容量直接影響基站系統(tǒng)是否正常工作，功率容量嚴(yán)重不夠時將導(dǎo)致天線損壞，甚至威脅基站的通道安全三階互調(diào)(dBC) PIM的大小直接影響基站系統(tǒng)的穩(wěn)定，天線PIM值影響系統(tǒng)容量、基站覆蓋、用戶終端發(fā)射功率等。前后比(dB)高前后比可減少干擾和改善網(wǎng)絡(luò)性能，通常要求天線的前后比指標(biāo)優(yōu)于25dB，仿真分析，大于25dB可以滿足組網(wǎng)需求。端口隔離度(dB)如果天線隔離度不高，另一個通道的發(fā)射載頻功率通過天線端口間的內(nèi)部耦合直接進入當(dāng)前收通道的前端，此時接收濾波器抑制設(shè)計余量不足時，導(dǎo)致接收通道性能惡化（阻塞引起的干擾噪聲增加）上 副 瓣 抑 制(dB)在任何場景、任何系統(tǒng)，副瓣對移動通信組網(wǎng)覆蓋是有害無益

26、；在密集城區(qū)覆蓋，要求天線下傾角比較大，因而天線副瓣帶來的鄰區(qū)干擾大。如上副瓣抑制提高2dB，相當(dāng)于提高性噪比2dB水平波束寬度頻帶內(nèi)水平面波束寬度的收斂度是指標(biāo)競爭性的核心要素水平波束寬度越收斂，網(wǎng)絡(luò)覆蓋越好垂直波束寬度垂直面波束寬度過窄，天線可能會產(chǎn)生塔下黑、越區(qū)覆蓋、干擾難以控制；在城區(qū)覆蓋，原則上增益相同天線，垂直面波束寬有利于覆蓋，但需控制下傾角電調(diào)范圍電調(diào)范圍越大，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的靈活性越強。尤其是城區(qū)覆蓋，電調(diào)范圍要求更大體積/重量/抗風(fēng)體積小，風(fēng)載低，重量輕，站點獲取成本更加低，運輸、安裝成本降低第二部分GSM天線產(chǎn)品、指標(biāo)要求及應(yīng)用場景GSM天線產(chǎn)品及要求全向天線普通雙極化天線單極

27、化天線900M:8/11 dBi1800M:8/11 dBi900M:32度度/65度度/90度度1800M:65度度/90度度900M:270度度210度度/32度度/65度度/90度度/105度度/120度度1800M:210度度32度度/65度度/90度度普通電調(diào)天線雙頻雙極化（包括電調(diào)）天線65度度32度度/65度度/90度度GSM天線指標(biāo)要求1）天線指標(biāo)的測量方法需遵照YD/T1059-2004 移動通信系統(tǒng)基站天線技術(shù)條件當(dāng)中關(guān)于測量方法的要求。2）增益：指天線最大輻射方向的增益值，在010度范圍內(nèi)，全向天線電下傾角每增加1允許天線增益下降0.07dB；定向天線在016范圍內(nèi)，內(nèi)置

28、固定電下傾天線允許天線增益下降（0.07)dB，可調(diào)電下傾天線增益下降（0.070.3)dB。3）前后比：范圍為18030，雙極化天線取同極化與交叉極化前后比中較差者；4）互調(diào)：三階，輸送到天線的兩個不同頻率信號的功率各為20W；5）功率容量：可調(diào)電下傾天線功率容量減半（僅對GSM900天線適用），GSM1800可調(diào)電下傾天線功率容量維持不變；6）電調(diào)天線的60度交叉極化比隨傾角增大而有所降低（0度為10，最大傾角為9）；上副瓣抑制也遵從此規(guī)律；指標(biāo)指標(biāo)允許范圍允許范圍指標(biāo)指標(biāo)允許范圍允許范圍駐波比無允許范圍垂直波束寬度-2/-1/-0.5互調(diào)-107/95dBm水平波束寬度2增益（平均值）

29、-0.5dB下傾角精度0.5增益（最差值） -1dB前后比3/2/1.5方向圖圓度無允許范圍上旁瓣抑制-160度邊緣功率下降*（dB）1.0極化隔離2交叉極化比2全向天線8dBi方向圖圓度1.0垂直面波束寬度13互調(diào)-107駐波比1.5功率容限500(GSM900)200(GSM1800)11dBi方向圖圓度1.0垂直面波束寬度6.5互調(diào)-107駐波比1.5功率容限500(GSM900)200(GSM1800)在農(nóng)村或郊野的某些場合，由于話務(wù)量極低，同時又需要作移動通信覆蓋，為了降低覆蓋成本，推薦采用全向11dBi天線。通?？梢圆捎萌?1dBi預(yù)置3的天線，對于架設(shè)高度過高，比如山頂、高塔等

30、個別場合，也可考慮采用全向11dBi預(yù)置5天線，對于架設(shè)高度很矮，比如農(nóng)村的房頂?shù)葌€別場合，也可考慮采用無波束下傾的全向11dBi天線。單極化天線270度度/14dBi水平面波束寬度706垂直面波束寬度7互調(diào)-107駐波比1.5功率容限500*210度度/13dBi水平面波束寬度21020垂直面波束寬度7互調(diào)-107駐波比1.5功率容限50032度度增益20/19/17.5/14.5水平面波束寬度324垂直面波束寬度7/9/14/30前后比27互調(diào)-107駐波比1.5功率容限50065度度增益17.5/16.5/15/12水平面波束寬度656垂直面波束寬度7/9/14/30前后比25互調(diào)-10

31、7駐波比1.5功率容限500*對于GSM900為500；對于GSM1800，為200。下同單極化天線90度度增益16/15/13.5/10水平面波束寬度908垂直面波束寬度7/9/14/30前后比23互調(diào)-107駐波比1.5功率容限500105度度增益15.5/14.5/13/10水平面波束寬度10510垂直面波束寬度7/9/14/30前后比20互調(diào)-107駐波比1.5功率容限500120度度增益14.5/13.5/12/9水平面波束寬度12010垂直面波束寬度7/9/14/30前后比18互調(diào)-107駐波比1.5功率容限500*GSM1800無105度和120度型號*上副瓣要求適用于波瓣賦形天

32、線，對應(yīng)增益要求降低0.5dB。單極化天線l 在雙極化天線應(yīng)用效果不理想的場合，才考慮采用空間分集接收的定向單極化基站天線。l 在農(nóng)村或市郊的大多數(shù)場合，由于話務(wù)量較低，同時多徑分量并不復(fù)雜，推薦采用單極化90度16.5dBi天線。l 在農(nóng)村或市郊的某些場合，其話務(wù)量雖然較低，但多徑分量卻較復(fù)雜，這時推薦采用單極化65度17.5dBi天線。l 在農(nóng)村或市郊的某些場合，不但話務(wù)量較低，同時并不需要對水平面360進行全方位覆蓋，這時，推薦采用單極化105度15.5dBi天線或單極化120度14.5dBi天線，實現(xiàn)大約120180方位覆蓋。雙極化天線32度度增益21/20/19/17.5/14.5水

33、平面波束寬度324垂直面波束寬度6/7/9/14/30前后比27軸向交叉極化比1515交叉極化比10互調(diào)-107駐波比1.5隔離度30功率容限500*GSM1800無32度型號，功率容限為200W。65度（含電調(diào)）度（含電調(diào)）增益17.5/16.5/15/12/9水平面波束寬度656垂直面波束寬度7/9/14/30/70前后比25軸向交叉極化比1560交叉極化比10互調(diào)-107駐波比1.5隔離度30功率容限50060邊緣功率下降1015雙極化天線90度度增益16/15/13.5/10.5水平面波束寬度908垂直面波束寬度7/9/14/30前后比23軸向交叉極化比1515交叉極化比10互調(diào)-10

34、7駐波比1.5隔離度30功率容限500*上副瓣要求適用于波瓣賦形天線，對應(yīng)增益要求降低0.5dB。l 定向雙極化基站天線優(yōu)先推薦在多徑反射復(fù)雜的場景下使用，主要是含有較多或較復(fù)雜的建筑物的環(huán)境，如城鎮(zhèn)、市區(qū)；發(fā)達(dá)的村鎮(zhèn)、工業(yè)區(qū)等。l 在話務(wù)量較多的市區(qū)，推薦采用雙極化65度15dBi天線。l 在話務(wù)量中等的市區(qū)，推薦采用雙極化65度17.5dBi天線。l 某些話務(wù)量偏低的農(nóng)村或市郊，多徑并不復(fù)雜，考慮到可能的架設(shè)困難或性價比等因素，推薦可采用雙極化90度16.5dBi天線。l 雙極化30度17.5dBi天線可以用于覆蓋公路和鐵路等場景。l 雙極化30度20dBi天線可以用于覆蓋幾千米以外的一個

35、特殊區(qū)域，如風(fēng)景點、海島等。雙頻雙極化天線（含電調(diào)）65&65，15&17.5水平面波束寬度659；65+6，-9垂直面波束寬度14/6.5前后比25軸向交叉極化比1515交叉極化比10互調(diào)-107駐波比1.5隔離度30功率容限500/20065&65，15&17水平面波束寬度659；65+6，-9垂直面波束寬度14/7前后比25軸向交叉極化比1515交叉極化比10互調(diào)-107駐波比1.5隔離度30功率容限500/20065&65，15&16.5垂直面波束寬度14/8.565&65，16.5&17.5垂直面波束寬度9/6.565&

36、amp;65，17.5&17.5垂直面波束寬度7/6.5雙頻雙極化天線（含電調(diào)）32&32，19&21水平面波束寬度304垂直面波束寬度14/5.5前后比27軸向交叉極化比1515交叉極化比10互調(diào)-107駐波比1.5隔離度30功率容限500/20090&90，14&16水平面波束寬度658垂直面波束寬度14/6.5前后比23軸向交叉極化比1515交叉極化比10互調(diào)-107駐波比1.5隔離度30功率容限500/20032&32，21&21垂直面波束寬度6/5.590&90，16&16垂直面波束寬度7/6.5雙頻雙極化天線（

37、含電調(diào)）l 雙頻雙極化可以解決某些選址困難，通常用于城市繁華地段，話務(wù)量較大且覆蓋范圍較難平衡的區(qū)域，或者容易產(chǎn)生同頻干擾的區(qū)域。多數(shù)情況下采用雙頻雙極化 900/1800M 65&6015&17dBi天線能夠勝任。l 多徑反射復(fù)雜、頻率復(fù)用規(guī)劃的站址，以及某些話務(wù)量變化復(fù)雜的場景（比如一天中白天和夜晚的話務(wù)量來自不同的局部區(qū)域，或者平時和節(jié)假日的話務(wù)量來自不同的局部區(qū)域等等），適合采用波束電調(diào)基站天線。l 在話務(wù)量較多的市區(qū)，推薦采用雙極化65度15dBi電調(diào)0-14天線。l 在話務(wù)量中等的市區(qū)，推薦采用雙極化65度17.5dBi電調(diào)0-7天線。l 對于1800MHz情況，分

38、別采用雙極化65度15dBi電調(diào)0-16和雙極化65度17.5dBi電調(diào)0-8，與上述900MHz情況類似。l 具有波瓣賦形功能天線的選擇在特定的場景下可以更好地抑制同頻干擾和優(yōu)化服務(wù)區(qū)的覆蓋。第三部分GSM天線干擾問題及室分天線概要GSM天線的干擾問題GSMGSM天線的主要干擾類型天線的主要干擾類型傳統(tǒng)的GSM三階互調(diào)干擾GSM900對F頻段的二次諧波/二階互調(diào)干擾判定主要干擾為二次諧波和三階互調(diào)干擾 ；4處疑似干擾：1為1870MHz和1857.8MHz、 1876.8MHz和1852.6MHz的互調(diào)，或941MHz的二次諧波的疊加；2為943.6MHz的二次諧波；3為1870MHz和18

39、52.6MHz的互調(diào)；4為945.2MHz的二次諧波 。實例分析實例分析p 兩載波f1/f2通過無源器件后，由于無源器件非線性，產(chǎn)生新的頻率分量,稱之為無源互調(diào)p 新頻率分量，既包含f1/f2的各種組合mf1+-nf2，也包含f1/f2的各次諧波，mf1或nf2p最受關(guān)注的頻率分量為3階和五階互調(diào)，現(xiàn)階段又發(fā)現(xiàn)也有GSM900對F頻段的二次諧波的干擾互調(diào)產(chǎn)生的機理互調(diào)產(chǎn)生的機理天線測試環(huán)境俯視示意圖天線測試環(huán)境俯視示意圖天線交調(diào)天線交調(diào)現(xiàn)場現(xiàn)場測量框圖測量框圖說明：說明：受限于現(xiàn)場測試環(huán)境對互調(diào)指標(biāo)的影響，現(xiàn)場測試結(jié)果作為篩選依據(jù)篩選依據(jù)，但不作為評判依據(jù)。注意：注意：1.將天線放置在沒有金屬

40、物的支撐（通常采用木質(zhì)支撐架）上，離地面至少1.5m，天線面朝天空 2.互調(diào)測試現(xiàn)場應(yīng)滿足以天線中心為圓心，至少半徑為5m的范圍內(nèi)無建筑物遮擋。3.天線的周圍應(yīng)沒有金屬物 示意圖示意圖測試流程測試流程現(xiàn)場三階無源互調(diào)的初篩標(biāo)準(zhǔn)為現(xiàn)場三階無源互調(diào)的初篩標(biāo)準(zhǔn)為-90dBm-90dBm1.對交調(diào)儀用標(biāo)準(zhǔn)件進行校準(zhǔn)；2.對交調(diào)儀選擇“頻譜模式”，測量環(huán)境底噪，若三階交調(diào)值小于-125dBm（2*20w），則測試場地滿足要求。3. 將被測天線一端與測量系統(tǒng)相連接，并采用緊固力矩扳手保證接觸可靠（對于Din頭，通常設(shè)定緊固扳手力矩值為17.5N）。注意：注意：若為雙極化天線，則一端口測試時，另一端口通過線

41、纜與一低交調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載相連。4. 在下行工作頻帶內(nèi)選擇合適的兩頻率f1、f2，使交調(diào)產(chǎn)物f32 f2- f1 (或2 f1- f2)落在上行頻帶內(nèi)；5. 為消除電纜應(yīng)力對交調(diào)指標(biāo)影響，可等天線接頭和測試線纜連接好大于10秒以后開始測量，以獲得較準(zhǔn)確的結(jié)果。6. 調(diào)整輸出功率，使輸送到被測天線上f1、f2的功率各為20W；7. 利用無源交調(diào)分析儀可直接讀出三階交調(diào)電平。三階無源互調(diào)的現(xiàn)場檢測GSM900二階無源互調(diào)的分析及排查1.由于對F頻段的干擾是由GSM900天線產(chǎn)生的二次諧波（或互調(diào)）引起的，因而需規(guī)定智能天線接收的GSM900二階傳輸互調(diào)值。2.F頻段的噪底應(yīng)達(dá)到-174+10*log(

42、400k)+5=-113dBm降敏0.8dB，干擾應(yīng)低于噪底7dB，為-120dBm。3. 由于傳輸互調(diào)需在暗室中，并配合頻譜儀、互調(diào)儀進行測試，難以操作。因而可推算二階傳輸互調(diào)和二階、三階反射互調(diào)的關(guān)系，通過測量反射互調(diào)值估算傳輸互調(diào)值。廣州公司聯(lián)合愛立信排查干擾時，發(fā)現(xiàn)GSM900對F頻段基站干擾嚴(yán)重，經(jīng)愛立信對自身設(shè)備排查后，推算可能是天饋系統(tǒng)的干擾，需經(jīng)過暗室檢測確定。背景背景分析分析二階反射互調(diào)測試框圖二階傳輸互調(diào)測試框圖在微波暗室中按下圖搭建環(huán)境對21副GSM900天線產(chǎn)生的二階互調(diào)干擾進行測試測試驗證測試驗證工程建設(shè)天線最小間距要求為1米，為了測試結(jié)果更精準(zhǔn)，取GSM900和智能

43、天線間距為0.5米，后續(xù)的可用0.5米和1米的6dB隔離度換算。1. 絕大部分天線當(dāng)二階反射互調(diào)小于絕大部分天線當(dāng)二階反射互調(diào)小于-105dBm時，可保證二階傳輸互調(diào)時，可保證二階傳輸互調(diào)30dB）和輻射性能均可滿足企標(biāo)要求。FAD八通道內(nèi)置合路器天線-外場測試 外場測試情況測試環(huán)境：密集城區(qū)單小區(qū)，周邊基站均開啟，周邊小區(qū)空擾；站高23米；站間距500-700米；TD-LTE采用10個RB，與TD-S帶寬保持一致；TD-S采用HSDPA技術(shù)；測試結(jié)果：合路對TD-S和TD-L上下行的覆蓋范圍大致7%范圍之內(nèi)，主要由合路器損耗（0.5dB）與接頭饋線損耗引起，與理論估計相符合。TD-L和TD-

44、S損耗0.5-1dB合路后覆蓋收縮500m，站高3040m結(jié)論：小型化天線小型化天線拉遠(yuǎn)拉遠(yuǎn)覆蓋能力略低于普通覆蓋能力略低于普通FADFAD天線天線。規(guī)模試驗測試結(jié)果在德國KPN網(wǎng)絡(luò)的外場測試也表明小型化天線性能良好。雙通道寬頻天線設(shè)備需求部分補盲補熱等建站靈活性要求較高的場景，對天饋尺寸要求較高，現(xiàn)有8通道智能天線尺寸稍大，不滿足要求若GSM網(wǎng)絡(luò)與TD-LTE共站，但原有GSM天線頻段較窄，不支持FAD頻段 技術(shù)難點對于電調(diào)天線，由于支持頻帶非常寬，很難在所有傾角范圍內(nèi)保持天線的各項指標(biāo)的一致性實現(xiàn)方案支持FAD（可涵蓋DCS1800）的寬頻雙極化天線，以及雙通道雙頻電調(diào)天線。應(yīng)用建議對于部

45、分補盲補熱等建站靈活性要求較高的場景對于TD-LTE與GSM網(wǎng)絡(luò)共站建設(shè)場景產(chǎn)業(yè)狀況普通雙通道天線主流廠商均有商用設(shè)備，產(chǎn)業(yè)成熟度較好。電調(diào)天線設(shè)備還不能滿足企標(biāo)要求，需要繼續(xù)推動優(yōu)化。新型接口技術(shù)-集束接口-技術(shù)概述技術(shù)需求智能天線的“大辮子”問題：通道數(shù)多，工程安裝復(fù)雜，視覺不美觀共天饋天線：通道數(shù)18個，普通接口無法安裝（內(nèi)置合路器天線、獨立電調(diào)天線）實現(xiàn)方案將9個通道分為兩組進行集束高精度定位防誤插設(shè)計優(yōu)點減少接頭數(shù)量，降低施工復(fù)雜度提高產(chǎn)品可靠性改善視覺效果潛在問題集束電纜的損耗比常規(guī)電纜略高，長距離應(yīng)用時損耗增加難點大辮子集束接口采用集束接口集束電纜未采用集束接口施工復(fù)雜施工容易N

46、型接口新型接口技術(shù)-集束接口-部件性能測試驗證（集束接口及電纜）電性能測試電性能測試 試驗前進行電性能測試，評判檢驗樣試驗前進行電性能測試，評判檢驗樣品在試驗后是否受到損壞品在試驗后是否受到損壞 單線組件差損和駐波比均符合要求單線組件差損和駐波比均符合要求水密性試驗水密性試驗 檢測集束組件的水密性性能檢測集束組件的水密性性能 在在1米深水中靜置兩小時后，絕緣電阻米深水中靜置兩小時后，絕緣電阻滿足滿足1000M的要求，水密性良好的要求，水密性良好電纜保持力測試電纜保持力測試 檢測集束組件電纜的受拉力程度檢測集束組件電纜的受拉力程度 電纜組件沒有機械失效、松動、開裂和電纜組件沒有機械失效、松動、開

47、裂和電的不連續(xù)性，電纜有良好的保持力電的不連續(xù)性，電纜有良好的保持力彎曲試驗彎曲試驗 檢測集束組件細(xì)電纜的柔韌性檢測集束組件細(xì)電纜的柔韌性 電纜組件沒有機械失效、松動、開裂和電纜組件沒有機械失效、松動、開裂和電的不連續(xù)性，柔韌性良好電的不連續(xù)性，柔韌性良好連接器耐久性測試連接器耐久性測試 檢測集束組件插合和分離的耐久性檢測集束組件插合和分離的耐久性 連續(xù)插合和分離連續(xù)插合和分離100次，連接器無機械次，連接器無機械損傷，能夠保持其功能；電壓駐波比和損傷，能夠保持其功能；電壓駐波比和插入損耗符合要求，耐久性良好插入損耗符合要求，耐久性良好扭曲、彎折試驗扭曲、彎折試驗 檢測集束組件粗線纜的柔韌性檢

48、測集束組件粗線纜的柔韌性 在彎折過程中和彎折恢復(fù)后無機械損傷在彎折過程中和彎折恢復(fù)后無機械損傷現(xiàn)象，電性能滿足使用要求現(xiàn)象，電性能滿足使用要求 經(jīng)過接口專項測試，集束接口本身的電氣性能和可靠性表現(xiàn)良好經(jīng)過接口專項測試，集束接口本身的電氣性能和可靠性表現(xiàn)良好新型接口技術(shù)-集束接口-整機性能測試（應(yīng)用集束接口的天線產(chǎn)品）溫濕度循環(huán)試驗溫濕度循環(huán)試驗 考查集束接口設(shè)備耐高低溫和濕度能力考查集束接口設(shè)備耐高低溫和濕度能力 經(jīng)過檢測，集束接口結(jié)構(gòu)設(shè)備通過溫濕經(jīng)過檢測，集束接口結(jié)構(gòu)設(shè)備通過溫濕度循測試；度循測試；鹽霧試驗鹽霧試驗 考查集束接口設(shè)備耐腐蝕能力考查集束接口設(shè)備耐腐蝕能力 經(jīng)過檢測，集束接口結(jié)構(gòu)設(shè)備通過鹽霧經(jīng)過檢測，集束接口結(jié)構(gòu)設(shè)備通過鹽霧測試。測試。振動試驗振動試驗 考查集束接口設(shè)備的抗振動能力考查集束接口設(shè)備的抗振動能力 經(jīng)過檢測，集束接口結(jié)構(gòu)設(shè)備通過振動經(jīng)過檢測，集束接口結(jié)構(gòu)設(shè)備通過振動測試測試淋雨試驗淋雨試驗 考查考查 集束接口設(shè)備防水性能集束接口設(shè)備防