天線基本知識及天線選型

天線基本知識及天線選型學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)完此課程，您將會：了解半波振子天線了解增益、方向圖、下傾角、電壓駐波比等天線的電氣性能參數(shù)了解天線尺寸、天線抱桿等天線的機械性能參數(shù)了解天線的選型課程內(nèi)容天線簡介基站天饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)天線電氣性能參數(shù)及選型天線機械參數(shù)及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)天線及選型什么是天線簡單的說，用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線。把從導(dǎo)線上傳來的電信號轉(zhuǎn)換為無線電波發(fā)射到空間，并能從空間收集無線電波產(chǎn)生電信號的輻射體。天線無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化中，天線的選擇非常重要。選擇合理的天線不僅可以提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量和容量，還可以大大縮短網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的時間，節(jié)省人力物力本課程用于指導(dǎo)選用合適的天線；也可用在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段，作為優(yōu)化的一種手段，判斷是否需要更換天線。課程內(nèi)容簡介基站天饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)天線電氣性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹基站天饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)天線1/2跳線7/8主饋線

1/2跳線機柜避雷器BTS設(shè)備基站天饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容簡介基站天饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)天線電氣性能參數(shù)及選型天線機械參數(shù)及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹天線電氣性能參數(shù)半波振子工作頻段電壓駐波比極化方式增益方向圖波束寬度下傾角方位角前后比輸入阻抗波瓣抑制和零點填充天線口隔離天線原理—振子導(dǎo)線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān).當(dāng)導(dǎo)線的長度與波長相比擬時，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強的輻射。通常將能夠產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。振子的角度與電磁波輻射能力的關(guān)系振子交變電流振子Wavelength1/2Wavelength1/4Wavelength1/4Wavelength1/2WavelengthDipole

1900MHz：166mm

800MHz：375mm

對稱振子：兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。半波對稱振子：每臂長度為四分之一波長，全長為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子。對稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可簡單地、單獨立地使用，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣列。天線基礎(chǔ)－半波振子(Dipoles)1個dipole

發(fā)射功率：1mW多個dipole組陣

發(fā)射功率：4mWGAIN=10log(4mW/1mW)=6dBd半波振子(Dipoles)天線增益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)生的信號的功率密度之比。 它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。天線增益與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。天線只是無源傳輸器件，不能放大能量！注意理想半波振子理想點源（無損耗均勻輻射）eg:0dBd=2.15dBi2.15dB增益常用單位：dBd和dBidBi：表示天線在最大輻射方向場強相對于全向輻射器的參考值。dBd:表示天線在最大輻射方向場強相對于半波振子的參考值兩者有一個固定的差值：dBi=dBd+2.15全向輻射器理想的輻射單元dBmdBdBddBidBw1、dBm：分貝毫瓦，用于表示功率絕對的大小W10lg(W*1000mw/1mw)dBm轉(zhuǎn)換公式：lg2=0.3lg4=0.6lg8=0.9dBm能很容易表示一個很大的數(shù)1W10^3mW30dBm10W10^4mW40dBm100W10^5mW50dBm1000W10^6mW60dBm10^nW10^(n+3)mW(30+10*n)dBm=10*(n+3)dBmW10lg(W*1000mw/1mw)=10lgW*10^3=10(lgW+lg10^3)=10(lgW+3)=10*lgW+30dBmdBdBddBidBwdBm能很容易表示一個很小的數(shù)1W10^3mW30dBm0.1W100mW20dBm0.01W10mW10dBm0.001W1mW0dBm0.0001W0.1mW(-10)dBm0.00001W0.01mW(-20)dBm10^(-n)mW-10*ndBm結(jié)論：10^(m)mW=10*mdBmdBmdBdBddBidBw功率側(cè)加倍，dBm側(cè)加3dBm10lgB/A(dB)10lg(2/1)=3dBm公式：dBm與W之間的對應(yīng)關(guān)系1W30dBm2W33dBm4W36dBm8W39dBm2、dB分貝相對單位BA3、dBddBi天線增益單位結(jié)論：dBm能與dB、dBi、dBd直接相加減，結(jié)果為dBm，dBm之間不能直接相加減

dBi=dBd+2.15功率側(cè)減1倍，dBm側(cè)減3dBm10dBm+10dB=20dBm10dBm+10dBm=13dBm2倍放大器24dBm=0.25W21dBm=0.125W工作頻段(FrequencyRange)天線的工作頻段必須與所設(shè)計系統(tǒng)的頻段相對應(yīng)，從降低帶外干擾信號的角度考慮，所選天線的帶寬剛好滿足頻帶要求即可。中國電信800MHz的CDMA占用的帶寬：

反向鏈路帶寬：825MHz——835MHz；

前向鏈路帶寬：870MHz——880MHz輸入阻抗(Impedance)50

Cable

50ohmsAntenna

50ohms 輸入阻抗(Impedance)

匹配的優(yōu)劣一般用四個參數(shù)來衡量即反射系數(shù)，行波系數(shù)，駐波比和回波損耗，四個參數(shù)之間有固定的數(shù)值關(guān)系，使用那一個純出于習(xí)慣。在我們?nèi)粘＞S護(hù)中，用的較多的是駐波比和回波損耗。一般移動通信天線的輸入阻抗50Ω。

天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時饋線終端沒有功率反射，饋線上沒有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。了解9.5W80

ohms50ohmsForward:10WBackward:0.5W回波損耗ReturnLoss：10log(10/0.5)=13dB駐波比VSWR(VoltageStandingWaveRatio)回波損耗(ReturnLoss)電壓駐波比:微波傳輸線的阻抗必須與天線的輸入阻抗匹配否則就會有反射波產(chǎn)生，流向信號源由反射波和入射波合成而產(chǎn)生的稱為－駐波電壓駐波比：駐波信號振幅的最大值與最小值之比稱為電壓駐波比VSWR電壓駐波比的值在1到無窮大之間。駐波比為1，表示完全匹配；駐波比為無窮大表示全反射，完全失配。在移動通信系統(tǒng)中，一般要求電壓駐波比小于1.5，但工程應(yīng)用中應(yīng)小于1.3。過大的電壓駐波比會減小基站的覆蓋并造成系統(tǒng)內(nèi)干擾加大，影響基站的服務(wù)性能。

電壓駐波比(VSWR)無線電波的極化：無線電波在空間傳播時，其周圍形成的場是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波的極化方向。VerticalHorizontal+45degreeslant-45degreeslant天線極化(Polarization)單極化V/H(Vertical/Horizontal)Slant(+/-45°)極化方式(Polarization)雙極化極化方式(Polarization)單極化天線多采用垂直極化雙極化天線多采用45雙極化天線極化方式的選取原則通常情況下，如果沒有特殊要求，建議全部選用雙極化天線，對施工和后續(xù)的調(diào)整都比較有利。在郊區(qū)和農(nóng)村，基站數(shù)目較少，每個基站覆蓋半徑較大，采用空間分集對接收效果略有改善，可以采用空間分集的單極化天線。在城區(qū)，基站數(shù)目較多，每個基站的覆蓋半徑較小，考慮到安裝方便，加上城區(qū)基站調(diào)整可能性比較大，為了保證分集效果，建議采用雙極化天線。天線分集方式空間分集（兩個以上的天線收發(fā)信號）當(dāng)兩個接收天線間隔一定距離，就可接收到具有不同衰落包絡(luò)的同一個信號，這兩個信號的相關(guān)系數(shù)小于0.7，就可滿足分集接收要求?？臻g分集對天線安裝提出了要求：D>10λh/D≤11h是天線高度，D是天線間隔，λ是電磁波的波長空間分集天線僅采用在水平方向的間隔。極化分集（水平極化和垂直極化各自收發(fā)信號）每個載頻的每個扇區(qū)使用一個45°雙極化天線就可以完成分集接收，兩個相互垂直的45°極化是正交極化，有較好的分集接收能力。常用的天線分集方式主要有

空間分集、極化分集、時間分集

、頻率分集等多種方式。方向圖（Pattern）發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。但實際中的天線輻射圖都比較復(fù)雜，稱之為天線方向圖。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。定向天線波束寬度（Beamwidth）方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。

波瓣寬度：在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強度降低3dB（功率密度降低一半）的兩點間的夾角定義為波瓣寬度（又稱波束寬度或主瓣寬度或半功率角）。波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強。（

還有一種是輻射強度減低10dB的天線）分為水平波瓣寬度和垂直波瓣寬度65°(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB3dBBeamwidth水平波瓣3dB寬度定向天線：65°/90°/105°/120°全向天線：360°從上往下看方向圖垂直波瓣3dB寬度定向天線全向天線從前往后看方向圖水平波瓣寬度和垂直波瓣寬度天線輻射的大部分能量都集中在波瓣寬度內(nèi)，波瓣寬度的大小反映了天線的輻射集中程度。全向天線的水平波瓣寬度為360，定向天線的水平波瓣寬度有25、65、90、105、120、180等，常用65、90；天線的垂直波瓣寬度一般在3～80之間，基站采用較多的是5～18的天線。天線的增益、水平波瓣寬度和垂直波瓣寬度密切相關(guān)，一般來說，天線的波瓣寬度越小，其增益越大，在確定這三個參數(shù)時，需一起考慮方向圖中主瓣越窄，副瓣越小，增益越高水平和垂直波瓣寬度的選取原則對不同傳播環(huán)境、不同地形地貌，天線的水平波瓣寬度、垂直波瓣寬度一般可遵循下面的原則選?。簩緮?shù)目較多、覆蓋半徑較小、話務(wù)分布較大的區(qū)域，水平波瓣寬度應(yīng)選得小一點。對覆蓋半徑較大，話務(wù)分布較少的區(qū)域，水平波瓣寬度應(yīng)選得大一些。水平波瓣寬度對地形平坦，建筑物稀疏，平均高度較低的區(qū)域，垂直波瓣寬度可選得小一點。對地形復(fù)雜、落差大的區(qū)域，垂直波瓣寬度可選得大一些。垂直波瓣寬度水平和垂直波瓣寬度的選擇建議1城區(qū)S111基站：一般選用水平波瓣寬度為65，垂直波瓣寬度為7～10的天線，天線增益在15～18dBi之間S110或定向單扇區(qū)基站：可以選用水平波瓣寬度為65、90甚至更寬的天線，根據(jù)覆蓋需求選用；垂直波瓣及增益選擇同S111站型全向基站：選用增益較小、帶電子下傾的天線水平和垂直波瓣寬度的選擇建議2郊區(qū)和農(nóng)村定向基站：選用水平波瓣寬度為90，垂直波瓣寬度為5～7的天線，天線的增益在15～18dBi之間。全向基站：選用垂直波瓣寬度為5～7，增益在9～12dBi之間的天線。水平和垂直波瓣寬度的選擇建議3水面（大的湖泊、海面等）、戈壁灘、沙漠定向基站：如果要求覆蓋的區(qū)域比較開闊，考慮選用水平波瓣寬度為90或105，垂直波瓣寬度為5～7的天線，天線增益在14～18dBi之間；如果要求覆蓋距離比較遠(yuǎn)但寬度不太大（如狹長湖面，地形影響等），可考慮采用65等窄波束天線。全向基站：選用垂直波瓣寬度為5～7，增益在9～12dBi之間的天線。水平和垂直波瓣寬度的選擇建議4公路、鐵路等狹長地帶：取決于需覆蓋區(qū)域的距離和形狀如果路線較直，可以選用水平波瓣寬度為20～30，垂直波瓣寬度為5～7的高增益天線。如果路線彎曲幅度較大，根據(jù)具體情況可選用水平波瓣寬度為65、90甚至更大,垂直波瓣寬度為5～7的天線。水平和垂直波瓣寬度的選擇建議5地形復(fù)雜、落差較大的區(qū)域，分為兩種情況天線架高高于覆蓋區(qū)：可根據(jù)具體情況選垂直波瓣寬度為10～18的天線。天線的架設(shè)高度低于需要覆蓋的區(qū)域，根據(jù)具體情況選18～30大垂直波瓣寬度的天線。下傾角（DownTilt）機械下傾固定電子下傾可調(diào)電子下傾方位角：天線從正北方向，順時針旋轉(zhuǎn)的角度天線下傾方式機械下傾天線只在架設(shè)時傾斜天線，價格較便宜，多用于下傾角度小于10的環(huán)境。電子下傾天線價格較貴，其下傾角度范圍較大（可大于10），下傾角度較大時天線方向圖無明顯畸變，天線后瓣也將同時下傾。對于要求下傾角比較大的情況，多采用小角度的固定電下傾天線加上機械下傾方案。下傾角通過坡度儀來測量電子下傾固定電子下傾可調(diào)電子下傾天線下傾方式機械下傾不下傾電調(diào)下傾機械下傾下傾角（DownTilt）下傾角（DownTilt）天線下傾方式選取以下幾種環(huán)境可以采用電子下傾天線：覆蓋范圍特別小的城區(qū)站點，所需下傾角很大，可采用電子下傾天線減少對相鄰小區(qū)的干擾。城區(qū)較高站點，為減少對相鄰小區(qū)的干擾，選擇帶大角度電子下傾或可調(diào)電子下傾天線。相對周圍比較高的站點（如山頂站點、江邊站點等），為控制覆蓋范圍，可以選用電子下傾天線。很高的全向站，應(yīng)根據(jù)不同情況選擇帶電子下傾的天線主瓣最大值與后瓣最大值之比F/B=10log(前向功率/后向功率）

typically：25dB

后向功率前向功率前后比（FronttoBackRatio）了解上旁瓣抑制與零點填充了解上旁瓣抑制與零點填充了解天線主瓣上面的旁瓣不僅浪費了天線輻射的能量，而且會對相鄰小區(qū)形成干擾，這些旁瓣應(yīng)該盡量抑制，尤其是較大的第一副瓣。天線主瓣下面的旁瓣需要對周圍區(qū)域形成有效覆蓋，需要對零點進(jìn)行填充。主瓣上面的第一旁瓣電平應(yīng)小于－18dB主瓣下面的第一零點電平應(yīng)大于－20dB上旁瓣抑制和零點填充第一上旁瓣第一下零點了解功率容量（PermittedPower）一般天線功率容量范圍25-1500W基站天線功率容量范圍應(yīng)大于200WIMD@243dBmf1,f2,2f1-f2,2f2-f1

830MHz,835MHz,840MHz,845MHz三階互調(diào)天線的三階互調(diào)應(yīng)該低于-150dBc@243dBm了解1000mW(1W)1mW10log(1000mW/1mW)=30dB天線口隔離度（Isolation）理想的極化完全隔離是沒有的。饋送到一種極化的天線中去的信號多少總會有那么一點點在

另外一種極化的天線中出現(xiàn)。例如下圖所示的雙極化天線中，設(shè)輸入垂直極化天線的功率為1W，結(jié)果在水平極化天線的輸出端測得的輸出功率為1mW，則隔離度為30dB。了解課程內(nèi)容簡介基站天饋結(jié)構(gòu)天線電性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹了解了解機械參數(shù)天線尺寸天線罩材料工作與存儲溫度結(jié)構(gòu)參數(shù)天線抱桿防雷機械參數(shù)影響運輸、施工長：與垂直波瓣、增益、波長有關(guān)寬：與水平波瓣、波長有關(guān)厚：與所采用的天線技術(shù)有關(guān)重量(Weight)尺寸(Dimensions)機械參數(shù)OperatingTemperatureRange： 典型值：-40°C—+70°CStorageTemperatureRange： 典型值：-40°C—+70°CPVC,ABS,fiberglass等防曬、防凍，防鹽霧，阻燃，抗老化等天線罩材料工作與存儲溫度機械參數(shù)－結(jié)構(gòu)參數(shù)天線抗風(fēng)迎風(fēng)面積接頭型式Eg:216km/h越小越好7/16”DIN，N，SMAfemale7/16”DINN型SMA結(jié)構(gòu)參數(shù)－接頭座型式DIN接頭優(yōu)點:改善互調(diào)產(chǎn)物,可比N型插頭多承受4倍的功率,一致且最優(yōu)的電壓駐波比性能。機械參數(shù)－天線抱桿機械參數(shù)－防雷DCGround天線電性能指標(biāo)示例—全向天線天線機械性能指標(biāo)示例—全向天線天線電氣性能指標(biāo)示例—定向天線天線機械性能指標(biāo)示例—定向天線常見天線供應(yīng)商KATHREINDECIBELANDREW維先通山水盛路摩比天線課程內(nèi)容簡介基站天饋結(jié)構(gòu)天線電性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型既要滿足所要求的室內(nèi)覆蓋效果，又要盡量減少對室外的覆蓋，避免造成干擾。室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選用原則天線要求美觀，形狀、顏色、尺寸和室內(nèi)的環(huán)境要和諧。室內(nèi)分布系統(tǒng)天線—吸頂天線吸頂天線是一種全向天線，主要安裝在房間、大廳、走廊等場所的天花板上，其增益一般都在2～5dBi之間，水平波瓣寬度為360，垂直波瓣寬度65左右。吸頂天線增益小，外形美觀，安裝在天花板上，室內(nèi)場強分布比較均勻，在室內(nèi)天線選擇時應(yīng)優(yōu)先采用。吸頂天線應(yīng)盡量安裝在室內(nèi)正中間的天花板上，避免安裝在窗戶、大門等信號比較容易泄漏到室外的開口旁邊。室內(nèi)分布系統(tǒng)天線—壁掛式天線壁掛板狀天線是一種定向天線，主要安裝在房間、大廳、走廊等場所的墻壁上；壁掛天線的增益一般在6～10dBi之間，水平波瓣寬度有65、45等多種，垂直波瓣寬度在70左右。多用在一些比較狹長的室內(nèi)空間，天線安裝時前方較近區(qū)域不能有物體遮擋，且不要正對窗戶、大門等信號比較容易泄漏到室外的開口。室內(nèi)分布系統(tǒng)天線—八木天線具有增益較高、結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價格便宜等優(yōu)點。因此，它特別適用于點對點的通信。八木定向天線的單元數(shù)越多，其增益越高，通常采用6~12單元的八木定向天線，其增益可達(dá)10~15dBi。室內(nèi)分布系統(tǒng)天線—泄漏電纜泄漏電纜也可以看成是一種天線，通過在電纜外導(dǎo)體上的一系列開口把信號沿電纜縱向均勻地發(fā)射和接收，適用于隧道、地鐵等環(huán)境。室內(nèi)分布系統(tǒng)天線—其它天線其它的一些室內(nèi)天線包括小增益的螺旋、桿狀天線等，增益一般都在2、3dBi左右；這些天線由于安裝后外觀不是很好看，用的較少。課程內(nèi)容簡介基站天饋結(jié)構(gòu)天線電性能參數(shù)介紹及選型天線機械參數(shù)介紹及選型室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線選型美化天線介紹美化天線介紹--概述為了提供更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，運營商提出了全覆蓋、無縫覆蓋的概念，不斷加大網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入。但無