天線培訓(xùn)教材課件

1、天線的作用： 天線能將傳輸線中的高頻電磁能轉(zhuǎn)換成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線中的高頻電磁能。1、天線原理簡(jiǎn)介1、天線原理簡(jiǎn)介天線可視為1個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)1、天線原理簡(jiǎn)介導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān). 當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子1、天線原理簡(jiǎn)介電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)振子電波傳輸方向磁場(chǎng)磁場(chǎng)1、天線原理簡(jiǎn)介頂視 一個(gè)單一的對(duì)稱振子具有“面包圈” 形的方向圖 側(cè)視1、天線原理簡(jiǎn)介 對(duì)稱振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成“扁平的面包圈” 一個(gè)對(duì)稱臺(tái)振子

2、假設(shè)在接收機(jī)中有1mW功率 在陣中有4個(gè)對(duì)稱振子 在接收機(jī)中就有4 mW功率1、天線原理簡(jiǎn)介反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線 “扇形覆蓋天線 ”將在接收機(jī)中有8mW功率 “全向陣” 例如在接收機(jī)中為4mW功率 (頂視)天線2、天線性能介紹天線的主要性能指標(biāo)：工作頻段：增益輸入阻抗駐波比VSRW極化方式水平波瓣3dB寬度垂直波瓣3dB寬度前后比下傾角方式功率容量三階互調(diào)等2、天線性能介紹工作頻段 無論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。 有幾種不同的定義： 一種

3、是指天線增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度； 一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比1.5時(shí)，天線的工作帶寬。2、天線性能介紹增益一個(gè)單一對(duì)稱振子具有面包圈形的方向圖輻射 一個(gè)各向同性的輻射器,在所有方向具有相同的輻射2.17dB對(duì)稱振子相對(duì)于點(diǎn)信號(hào)源的增益為2.17dB 一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益用“dBd”表示一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示 例如: 3dBd = 5.17dBi2、天線性能介紹輸入阻抗： 天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。當(dāng)天線阻抗與饋

4、線阻抗相匹配時(shí)，進(jìn)入饋線得功率將全部從天線口發(fā)出，由于饋線的阻抗基本均為50歐姆，故通常天線的阻抗也要求是50歐姆。 天線50ohms 80 ohms電纜 50 ohms可以匹配不可匹配2、天線性能介紹駐波比VSWR 當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電壓幅度相等，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。 而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來形成反射波。 9.5 W80 ohms50 ohms朝前: 10W返回:

5、 0.5W駐波比VSWR在不匹配的情況下,饋線上同時(shí)存在入射波和反射波。兩者疊加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。 反射波幅度 （。） 反射系數(shù) 入射波幅度 （。） 駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比(VSWR) 駐波波腹電壓幅度最大值max （1+） 駐波系數(shù) 駐波波節(jié)電壓輻度最小值min （1-） 終端負(fù)載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波系數(shù)越接近于，匹配也就越好2、天線性能介紹2、天線性

6、能介紹極化方式 天線的極化方向就是天線輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向 垂直極化水平極化+ 45度傾斜的極化- 45度傾斜的極化2、天線性能介紹水平面方向圖60 (eg)峰值 - 3dB點(diǎn) - 3dB點(diǎn)3dB 波束寬度15 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB垂直面方向圖波瓣寬度 在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)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(diǎn)間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。 前后比 方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好。2、天線性能介紹前向功率后向功率下傾方式2、天線性能介紹2、天線性能介紹常見天線分類 ：按頻段：GSM90

7、0、GSM1800、GSM900/1800雙頻等按極化方式：水平線極化、垂直線極化、45交叉線極化按方向圖：全向天線、定向天線等按下傾方式：無下傾、固定下傾、機(jī)械下傾、電下傾按功能：發(fā)射、接收、收發(fā)共用等主要的天線廠家：凱瑟林安德魯海天登達(dá)2、天線性能介紹常用天線類型介紹：1、凱瑟林2、海天2、天線性能介紹3、天饋的使用基站天饋系統(tǒng)示意圖8防雷保護(hù)器主饋線（7/8“）5饋線卡6走線架4接地裝置3接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶1天線調(diào)節(jié)支架GSM/CDMA板狀天線抱桿（50114mm）2室外饋線9室內(nèi)超柔饋線7饋線過線窗基站主設(shè)備3.1 天線高度的設(shè)計(jì)市區(qū)：3540米，站距1公里以內(nèi)；郊

8、區(qū)平原：5075米；山區(qū)：盡量使覆蓋范圍在基站可視范圍內(nèi)，并盡量避免在山頂設(shè)站；3、天饋的使用3.2 天線方位角和位置的設(shè)計(jì)使主瓣方向?qū)?zhǔn)主服務(wù)區(qū)域；近距離內(nèi)避免建筑物阻擋；離塔體或金屬反射物1米以上；收發(fā)天線方位角一致；3、天饋的使用3.3 天線下傾角的設(shè)計(jì) 天線下傾角的預(yù)設(shè)主要利用幾何光學(xué)的原理來估計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中主要使下圖中C點(diǎn)位置處于主服務(wù)區(qū)域中心位置。 3、天饋的使用HHPBW A B C D3.4 天線類型的選取市區(qū)基站：雙極化天線，60度（或更?。┌牍β式牵袃?nèi)置電傾角；郊區(qū)基站：垂直極化，寬波瓣，無內(nèi)置傾角，采用空間分極；低話務(wù)郊區(qū)：全向天線；室內(nèi)分布系統(tǒng)：吸頂天線、分布電纜特

9、殊場(chǎng)合：隧道、橋梁采用窄波瓣天線等3、天饋的使用3.5 天線隔離要求雙極化天線水平間隔僅需20-30cm。單極化天線垂直隔離度要求50CM。單極化天線水平隔離度要求4.5M。3、天饋的使用3.6 房頂安裝特別要求 如果天線位于房頂，一般應(yīng)給天線的垂直半功率角留20度的安全角度。 3、天饋的使用D20度HPBW/2H3.7 饋線的損耗情況 為降低饋線的損耗，應(yīng)使機(jī)房盡量靠近天線位置。如果采用7/8英寸的饋線, 在900M系統(tǒng)中饋線長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)控制在75米以內(nèi), 1800M應(yīng)在50米以內(nèi) 3、天饋的使用3.8 鏈路損耗計(jì)算公式3、天饋的使用PT(dB)=PR(dB)+20log4R(m)/min(m)-GT(dBi)-GR(dBi)+Lc(dB)+L0(dB)PT為基站發(fā)射功率，PR為手機(jī)接收電