北京日訊天線知識

天饋線知識介紹日訊科技1課程內(nèi)容

第一章無線電波和超短波的基本知識第二章天線輻射電磁波的基本原理第三章基站天饋系統(tǒng)2第一章無線電波和超短波的基本知識1、無線電波的基本知識1、1無線電波的概念:

無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。3第一章無線電波和超短波的基本知識

無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用Ｃ＝３０００００公里／秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：Ｖ＝Ｃ/（ε）1/2，式中ε為傳播媒質(zhì)的相對介電常數(shù)。無線電波類似一個池塘上的波紋，在傳播時波會減弱。4第一章無線電波和超短波的基本知識電磁波的傳播電場電場電場振子電波傳輸方向磁場磁場5第一章無線電波和超短波的基本知識無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系： 可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。在公式中，Ｖ為速度，單位為米/秒；ｆ為頻率，單位為赫芝；λ為波長，單位為米。由上述關系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。波長6第一章無線電波和超短波的基本知識１.２無線電波的極化 無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。7第一章無線電波和超短波的基本知識什么是天線？把從導線上傳下來的電信號做為無線電波發(fā)射到空間…...收集無線電波并產(chǎn)生電信號8第一章無線電波和超短波的基本知識1.3天線的極化天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向垂直極化水平極化+45度傾斜的極化-45度傾斜的極化9第一章無線電波和超短波的基本知識雙極化天線兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨立的波。V/H(垂直/水平)傾斜(+/-45°)10第一章無線電波和超短波的基本知識1.4圓極化波

如果電波在傳播過程中電場的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過程中，如果電場的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時針方向旋轉(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時針方向旋轉(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。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。11第一章無線電波和超短波的基本知識1.5極化損失

當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３分貝的極化損失，即只能接收到來波的一半能量；當接收天線的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來波的極化方向（相應為垂直或左旋圓極化）完全正交時，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時稱來波與接收天線極化是隔離的。12第一章無線電波和超短波的基本知識1.6(極化)隔離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

1000mW(即1W)1mW在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW)=30dB13第一章無線電波和超短波的基本知識2超短波的傳播 無線電波的波長不同，傳播特點也不完全相同。目前GSM和CDMA移動通信使用的頻段都屬于UHF（特高頻）超短波段，其高端屬于微波。

2.1超短波和微波的視距傳播 超短波和微波的頻率很高，波長較短，它的地面波衰減很快。因此也不能依靠地面波作較遠距離的傳播，它主要是由空間波來傳播的。14第一章無線電波和超短波的基本知識

直視距離和發(fā)射天線以及接收天線的高度有關系，并受到地球曲率半徑的影響。由簡單的幾何關系式可知

AB＝3.57(HT1/2

+HR1/2)(公里)

BARTRRO'接收天線高HR發(fā)射天線高HT15第一章無線電波和超短波的基本知識2.2電波的多徑傳播 電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會產(chǎn)生反射。因此，到達接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。由于多途徑傳播使得信號場強分布相當復雜，波動很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊懀瑫闺姴ǖ臉O化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號場強增強，有的地方信號場強減弱。另外，不同的障礙物對電波的反射能力也不同。16第一章無線電波和超短波的基本知識

多徑傳播與反射17第一章無線電波和超短波的基本知識用分集接收改善信號電平18第一章無線電波和超短波的基本知識2.３電波的繞射傳播 電波在傳播途徑上遇到障礙物時，總是力圖繞過障礙物，再向前傳播。這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。超短波的繞射能力較弱，在高大建筑物后面會形成所謂的“陰影區(qū)”。 信號質(zhì)量受到影響的程度不僅和接收天線距建筑物的距離及建筑物的高度有關，還和頻率有關。 也就是說，頻率越高，建筑物越高、越近，影響越大。相反，頻率越低，建筑物越矮、越遠，影響越小。因此，架設天線選擇基站場地時，必須按上述原則來考慮對繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。19問題無線電波的概念是什么？無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系？解釋無線電波的繞射現(xiàn)象？水平極化波和垂直極化波的區(qū)別是什么？（請圖示）20解答無線電波是一種能量傳輸形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向?？捎檬溅耍剑?ｆ表示。在公式中，Ｖ為速度，單位為米/秒；ｆ為頻率，單位為赫芝；λ為波長，單位為米。由上述關系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。電波在傳播途徑上遇到障礙物時，總是力圖繞過障礙物，再向前傳播。這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。21解答無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(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。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱它為水平極化波。22小結(jié)本章介紹了無線電波和超短波的基本知識，其中主要包括的內(nèi)容有：無線電波的概念、無線電波的極化、天線的概念、天線的極化、圓極化波、極化損失、極化隔離、超短波和微波的視距傳播、電波的多徑傳播、電波的繞射傳播等方面的內(nèi)容。通過對本章的學習，應該對無線電波和超短波的特性有一定的了解，掌握這部分和天線相關的知識。同時，通過課后習題的學習，可以對這部分的知識加以鞏固。23課程內(nèi)容

第一章無線電波和超短波的基本知識第二章天線輻射電磁波的基本原理第三章基站天饋系統(tǒng)24第二章天線輻射電磁波的基本原理

導線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導線的長短和形狀有關.

當導線的長度增大到可與波長相比擬時，導線上的電流就大大增加，因而就能形成較強的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導線稱為振子。

25第二章天線輻射電磁波的基本原理天線可視為一個四端網(wǎng)絡26第二章天線輻射電磁波的基本原理同軸線變化為天線27第二章天線輻射電磁波的基本原理2.1對稱振子（半波振子） 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子，也叫半波振子。振子1/2波長1/4波長1/4波長1/2波長波長一個1/2波長的對稱振子

在

800MHz約200mm長

400MHz約400mm長28第二章天線輻射電磁波的基本原理對稱振子上的場分布29第二章天線輻射電磁波的基本原理2.2天線的輸入阻抗 天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應的信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會減少從天線進入饋線的有效信號功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長有關，基本半波振子，即由中間對稱饋電的半波長導線，其輸入阻抗為（73.1＋ｊ42.5）歐姆。30第二章天線輻射電磁波的基本原理2.3天線的方向性 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。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示.

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。31第二章天線輻射電磁波的基本原理天線方向圖32第二章天線輻射電磁波的基本原理2.4天線的工作頻率范圍(帶寬)

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，工作在中心頻率時天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時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：一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度；另一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。

33第二章天線輻射電磁波的基本原理當天線的工作波長不是最佳時天線性能要下降在天線工作頻帶內(nèi),天線性能下降不多,仍然是可以接受的。在850MHz1/2波長振子最佳在890MHz天線振子在820MHz在820MHz1/2波長為~180mm,在890MHz為~170mm175mm對~850MHz將是最佳的該天線的頻帶寬度=890-820=70MHz34第二章天線輻射電磁波的基本原理2.5

天線的功能:控制輻射能量的去向

在地平面上，為了把信號集中到所需要的地方，要求把“面包圈”壓成扁平的。35第二章天線輻射電磁波的基本原理對稱振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成“扁平的面包圈”在這兒增益=10log(4mW/1mW)=6dBd

更加集中的信號在陣中有4個對稱振子

在接收機中就有4mW功率一個對稱臺振子假設在接收機中有1mW功率36第二章天線輻射電磁波的基本原理利用反射板可把輻射能控制聚焦到一個方向反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把功率聚焦到一個方向進一步提高了增益這里,“扇形覆蓋天線”與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW)=9dBd“全向陣”

例如在接收機中為4mW功率“扇形覆蓋天線”

將在接收機中有8mW功率

(頂視)天線37第二章天線輻射電磁波的基本原理2.6dBd和dBi的區(qū)別一個單一對稱振子dipole具有面包圈形的方向圖輻射

一個各向同性isotropic的輻射器在所有方向具有相同的輻射一個天線與對稱振子相比較的增益用“dBd”表示一個天線與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.17dBi2.17dB

對稱振子的增益為2.17dB

38第二章天線輻射電磁波的基本原理2.7前后比：方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。前向功率后向功率以dB表示的前后比=10log

典型值為25dB左右目的是有一個盡可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)39第二章天線輻射電磁波的基本原理2.8波束寬度

120°(eg)峰值-10dB點-10dB點60°(eg)峰值-3dB點-3dB點15°(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB32°(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB俯仰面即垂直面方向圖3dB波束寬度方位即水平面方向圖10dB波束寬度40第二章天線輻射電磁波的基本原理2.9天線增益與方向圖的關系 一般說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益G越高。當旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示其中，Ga為天線增益（為倍數(shù)，計算時要換算成dB值）2θ3dB,E與2θ3dB,H

分別為天線在兩個主平面上的波瓣寬度

Ga

=

10Lg{32000

/（2θ3dB,E×2θ3dB,H）}

41第二章天線輻射電磁波的基本原理天線增益與方向圖半功率波瓣寬度關系曲線42第二章天線輻射電磁波的基本原理方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制下旁瓣抑制43第二章天線輻射電磁波的基本原理全向天線增益與垂直波瓣寬度44第二章天線輻射電磁波的基本原理9dBd全向天線45第二章天線輻射電磁波的基本原理板狀天線增益與水平波瓣寬度90180360半功率波瓣寬度半波振子帶反射板的半波振子帶反射板的兩個半波振子以半波振子為參考的增益0dBd3dBd6dBd理論輻射圖46第二章天線輻射電磁波的基本原理2.10天線波束的下傾為使波束指向朝向地面無下傾電下傾機械下傾47第二章天線輻射電磁波的基本原理天線波束下傾的演示48第二章天線輻射電磁波的基本原理波束下傾用于：控制覆蓋、減小交調(diào)兩種方法:機械下傾、電下傾49第二章天線輻射電磁波的基本原理電下傾的產(chǎn)生無下傾時在饋電網(wǎng)絡中路徑長度相等有下傾時在饋電網(wǎng)絡中路徑長度不相等50第二章天線輻射電磁波的基本原理電下傾情況下的波束覆蓋無下傾電下傾51第二章天線輻射電磁波的基本原理機械下傾情況下的波束覆蓋無下傾機械下傾52第二章天線輻射電磁波的基本原理下傾方法的比較10°電下傾10°機械下傾6°電下傾+4°機械下傾53第二章天線輻射電磁波的基本原理如何實現(xiàn)可變電下傾54問題輸入阻抗的定義是什么？波束下傾有哪兩種方法？增益的概念是什么？dBd與dBi的區(qū)別是什么？55解答天線和饋線的連接端，即饋電點兩端感應的信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。分為機械下傾和電下傾兩種情況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。一個天線與對稱振子相比較的增益、用“dBd”表示。一個天線與各向同性輻射器相比較的增益、用“dBi”表示。例如:3dBd=5.17dBi56小結(jié)本章介紹了天線輻射電磁波方面的基本知識，其中主要包括的內(nèi)容有：對稱振子、天線的輸入阻抗、天線的方向性、天線的工作頻率范圍、天線的功能、前后比、波瓣寬度、天線增益與方向圖的關系、波束下傾和dbd與dbi的區(qū)別等方面的內(nèi)容。通過對本章的學習，應該對天線輻射電磁波方面的知識有一定的了解，掌握這部分和天線相關的知識。同時，通過課后習題的學習，可以對這部分的知識加以鞏固。57課程內(nèi)容

第一章無線電波和超短波的基本知識第二章天線輻射電磁波的基本原理第三章基站天饋系統(tǒng)58第三章3.1基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)示意圖8防雷保護器主饋線（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（50~114mm）2室外饋線9室內(nèi)超柔饋線7饋線過線窗基站主設備59第三章3.1基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)1天線調(diào)節(jié)支架 用于調(diào)整天線的俯仰角度，一般調(diào)節(jié)范圍為：0°~15°；2室外跳線 用于天線與7/8〞主饋線之間的連接。常用的跳線采用1/2〞饋線，長度一般為3米。3接頭密封件 用于室外跳線兩端接頭（與天線和主饋線相接）的密封。常用的材料有絕緣防水膠帶（3M2228）和PVC絕緣膠帶3M33+）。4接地裝置（7/8〞饋線接地件） 主要是用來防雷和泄流，安裝時與主饋線的外導體直接連接在一起。一般每根饋線裝三套，分別裝在饋線的上、中、下部位，接地點方向必須順著電流方向。60第三章3.1基站天饋系統(tǒng)57/8〞饋線卡子 用于固定主饋線，在垂直方向，每間隔1。5米裝一個，水平方向每間隔1米安裝一個（在室內(nèi)的主饋線部分，不需要安裝卡子，一般用尼龍白扎帶捆扎固定）。 常用的7/8〞卡子有兩種；雙聯(lián)和三聯(lián)。

7/8〞雙聯(lián)卡子可固定兩根饋線；三聯(lián)卡子可固定三根饋線。6走線架 用于布放主饋線、傳輸線、電源線及安裝饋線卡子。7饋線過窗器 主要用來穿過各類線纜，并可用來防止雨水、鳥類、鼠類及灰塵的進入。8防雷保護器（避雷器） 主要用來防雷和泄流，裝在主饋線與室內(nèi)超柔跳線之間，其接地線穿過過線窗引出室外，與塔體相連或直接接入地網(wǎng)。61第三章3.1基站天饋系統(tǒng)9室內(nèi)超柔跳線用于主饋線（經(jīng)避雷器）與基站主設備之間的連接，常用的跳線采用1/2〞超柔饋線，長度一般為2~3米。由于各公司基站主設備的接口及接口位置有所不同，因此室內(nèi)超柔跳線與主設備連接的接頭規(guī)格亦有所不同，常用的接頭有7/16DIN型、有N型。有直頭、亦有彎頭。10尼龍黑扎帶，主要有兩個作用：（1）安裝主饋線時，臨時捆扎固定主饋線，待饋線卡子裝好后，再將尼龍扎帶剪斷去掉。（2）在主饋線的拐彎處，由于不便使用饋線卡子，故用尼龍扎帶固定。室外跳線亦用尼龍黑扎帶捆扎固定。11尼龍白扎帶：用于捆扎固定室內(nèi)部分的主饋線及室內(nèi)超柔跳線。62第三章3.2基站天線的選型1、生產(chǎn)廠家的選擇2、機械下傾與電下傾的效果比較3、全向天線的選型4、基站天線的選型原則

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3.2基站天線的選型1、生產(chǎn)廠家的選擇 首先要考察廠家的生產(chǎn)能力、研發(fā)隊伍、儀器設備、檢測手段、售后服務、質(zhì)量保證體系。對具體的基站天線產(chǎn)品還應考察下列各項：

1、為提高網(wǎng)絡性能和降低成本，在城區(qū)使用的基站天線應具 有極化分集代替空間分集的能力。

2、對天線罩因雨雪、裹冰造成的表面分布電容影響，應有一 定的防范能力。

3、為保證天線的最大增益，應當采用低耗饋電網(wǎng)絡技術(shù)。

4、全向天線高增益天線在確保電性能前提下，天線尺寸應盡 量短。為確保產(chǎn)品的一致性及堅固性。生產(chǎn)廠家應有模具 化生產(chǎn)能力。643.2基站天線的選型

1、生產(chǎn)廠家的選擇（續(xù)）

6、生產(chǎn)廠家應對天線的駐波比及三階互調(diào)指標100%檢測， 對抽檢（例10%）產(chǎn)品應進行包括增益和方向圖在內(nèi)的全指 標測試。

7、要有完善的密封工藝并采用優(yōu)質(zhì)密封膠，確保天線的防水 性和壽命。

8、定型產(chǎn)品要按信息產(chǎn)業(yè)部的標準進行環(huán)境試驗：高溫、 低溫、振動、沖擊、運輸。

9、具有采用機械下傾、電下傾、電調(diào)下傾三種調(diào)整方式相結(jié) 合，解決大機械傾角下波形畸變的能力。

10、在考慮產(chǎn)品的適用性后，還要考察所需基站天線的性能 價格比和廠家的供貨期。653.2基站天線的選型-9.694-40.5817.6152o16o16o0o10-9.528-40.41417.8149.6o15o15o0o9-9.262-40.14818.0133.3o14o14o0o8-8.141-39.07219.5121.4o12o12o0o7-6.073-36.95919.8103.7o10o10o0o6-4.10-34.98624.085.3o8o8o0o5-2.576-33.46226.378.8o6o6o0o4-1.316-31.20224.371.8o4o4o0o3-0.685-31.57127.568.1o2o2o0o20-30.8863464.8o0o0o0o1相對值(dB)最大值(dB)前后比(dB)水平面波束寬度總傾角機械傾角電下傾角序號2、機械下傾與電下傾的效果比較HTDBS096515在不同機械下傾角時的水平面波束寬度及前后比實測數(shù)據(jù)663.2基站天線的選型在不同機械下傾角時的水平面波束寬度及前后比實測數(shù)據(jù)-1.09-31.88733.261.64o-2o6o9-0.174-30.97129.864.22o-4o6o80-30.79729.665.60o-6o6o7-2.438-33.23537.264.96o0o6o6-4.085-34.88230.666.78o2o6o5-5.882-36.67933.569.410o4o6o4-7.754-38.55131.369.012o6o6o3-8.529-39.32626.768.014o8o6o2-9.359-40.1562364.216o10o6o1相對值(dB）最大值(dB）前后比（dB）水平面波束寬度總傾角機械傾角電下傾角序號673.2基站天線的選型HTDBS096515在不同機械下傾角時的水平面波束寬度及前后比實測數(shù)據(jù)-9.18-39.89526.565.2o15o6o9o9-8.206-38.9230.467.7o13o4o9o8-6.684-37.39831.069.6o11o2o9o7-3.804-34.51832.564.0o9o0o9o6-2.62-33.33430.463.5o7o-2o9o5-1.14-31.85434.062.2o5o-4o9o4-0.295-31.00935.162.7o3o-6o9o3+0.055-30.65933.768.5o1o-8o9o20-30.71436.864.9o0o-9o9o1相對值(dB)最大值(dB)前后比(dB)水平面波束寬度總傾角機械傾角電下傾角序號683.2基站天線的選型3、全向天線的選型沿線電流振幅分布底饋底饋全向天線沿線電流振幅分布

底饋沿線電流振幅分布中饋全向天線中饋全向天線沿線電流振幅分布

1.增益低G≤10dBi（加長不起作用）2.主波瓣下傾不能控制3.焊點多、工藝差、一致性難保證4.可靠性差5.低要求場合（BP基站）1.增益高G≥11dBi2.主波瓣下傾可控制（0°

、3°、5°、7°）3.焊點少、工藝好、一致性好4.可靠性高5.高要求場合（GSM/CDMA基站）693.2基站天線的選型根據(jù)基站覆蓋類型大致分為： （一）

話務量高密集市區(qū)（二）

縣城及城鎮(zhèn)地區(qū)（三）

鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)（四）

在鐵路或公路沿線及鄉(xiāng)鎮(zhèn)703.2基站天線的選型（一）

話務量高密集市區(qū)根據(jù)天線高度、基站距離，可由下式計算出天線傾角公式：＝arcｔｇ（h/r）＋?/2（式中為波束傾角，ｈ為天線高度，ｒ為覆蓋距離，?為垂直半功率角）（1） 對話務量高密集區(qū)，基站間距離300-500米，計算得出大約在10°～ 19°之間。采用內(nèi)置電下傾9°的+45°雙極化水平半功率瓣寬65°定向天線。再加上機械可變15°的傾角，可以保證方向圖水平半功率寬度在主瓣下傾10°～19°內(nèi)無變化。經(jīng)使用證明完全可滿足對高密集市區(qū)覆蓋且不干擾的要求。713.2基站天線的選型（2）對話務量中密集區(qū)，基站間距離大于500米，大約在6°～16°之間可選擇+45°雙極化，內(nèi)置電下傾6°的水平半功率瓣寬65°定向天線，可以保證主瓣