gsm基站天线知识和调整方法

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1、,GSM基站天线知识和调整方法,一 基站天线的原理 天线辐射电磁波的基本原理 电波的多径传播 天线的功能: 控制辐射能量的去向 前后比 波束宽度 天线的下倾,1 天线辐射电磁波的基本原理,导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长短和形状有关.如果导线位置如由于两导线的距离很近，且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消，因而辐射很微弱。如果将两导线张开，这时由于两导线的电流方向相同，由两导线所产生的感应电动势方向相同，因而辐射较强。当导线的长度远小于波长时，导线的电流很小，辐射很微弱. 当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常

2、将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。,垂直极化,水平极化,+ 45度倾斜的极化,天线的极化,天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向,- 45度倾斜的极化,双极化天线,两个天线为一个整体,传输两个独立的波,2 电波的多径传播,电波除了直接传播外，遇到障碍物，例如，山丘、森林、地面或楼房等高大建筑物，还会产生反射。因此，到达接收天线的超短波不仅有直射波，还有反射波，这种现象就叫多径传输。 由于多途径传播使得信号场强分布相当复杂，波动很大；也由于多径传输的影响，会使电波的极化方向发生变化，因此，有的地方信号场强增强，有的地方信号场强减弱。另外，不同的障碍物对电波的反射能力也不同。例如：钢筋水

3、泥建筑物对超短波的反射能力比砖墙强。我们应尽量避免多径传输效应的影响。同时可采取空间分集或极化分集的措施加以对应。,多径传播与反射,用分集接收改善信号电平,顶视,侧视,3 天线的功能: 控制辐射能量的去向,在地平面上，为了把信号集中到所需要的地方，要求把“面包圈” 压成扁平的,一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图,在这儿增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd,一个对称台振子 假设在接收机中有1mW功率,在阵中有4个对称振子 在接收机中就有4 mW功率,更加集中的信号,对称振子组阵能够控制辐射能构成“扁平的面包圈”,增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空

4、间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。,在我们的“扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方向进一步提高了增益。 这里, “扇形覆盖天线” 与单个对称振子相比的增益为10log(8mW/1mW) = 9dBd,“全向阵” 例如在接收机中为4mW功率,(顶视),天线,利用反射板可把辐射能控制聚焦到一个方向,反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线,一个单一对称振子具有面包圈形的方向图辐射,一个各向同性的辐射器在所有方向具有相同的辐射,一个天线与对称振子相比较的增益 用“dBd”表示 一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用“d

5、Bi”表示 例如: 3dBd = 5.17dBi,dBd 和 dBi的区别,2.17dB,对称振子的增益为2.17dB,4 前后比,方向图中，前后瓣最大电平之比称为前后比。它大，天线定向接收性能就好。基本半波振子天线的前后比为，所以对来自振子前后的相同信号电波具有相同的接收能力。,前向功率,后向功率,4 波束宽度,方位即水平面方向图,120 (eg),峰值,- 10dB点,- 10dB点,10dB 波束宽度,60 (eg),峰值,- 3dB点,- 3dB点,3dB 波束宽度,15 (eg),Peak,Peak - 3dB,Peak - 3dB,32 (eg),Peak,Peak - 10dB,

6、Peak - 10dB,俯仰面即垂直面方向图,在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。,方向图旁瓣显示,上旁瓣抑制,下旁瓣抑制,全向天线增益与垂直波瓣宽度,9dBd全向天线,板状天线增益与水平波瓣宽度,一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线增益越高。当旁瓣电平及前后比正常的情况下，可用下式近似表示 反射面天线，则由于有效照射效率因素的影响，故,3.9 天线增益与方向图的关系,天线增益与方向图半功率波瓣宽度的关系,6 天线的下倾,为使波束指向朝向地

7、面, 需要天线下倾,无下倾,电下倾,机械下倾,天线波束下倾的演示,6 电波的绕射传播,电波在传播途径上遇到障碍物时，总是力图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫做电波的绕射。超短波的绕射能力较弱，在高大建筑物后面会形成所谓的“阴影区”。信号质量受到影响的程度不仅和接收天线距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还和频率有关。例如一个建筑物的高度为米，在距建筑物米处接收的信号质量几乎不受影响，但在距建筑物米处，接收信号场强将比无高搂时明显减弱。这时，如果接收的是兆赫的电视信号，接收信号场强比无高搂时减弱分贝，当接收兆赫的电视信号时，接收信号场强将比无高搂时减弱分贝。如果建筑物的高度增加到米时，则在距建筑

8、物米以内，接收信号的场强都将受到影响，因而有不同程度的减弱。也就是说，频率越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小。 因此，架设天线选择基站场地时，必须按上述原则来考虑对绕射传播可能产生的各种不利因素，并努力加以避免。,基站天线的选型原则 1基站天线的基本要求 2通信方程式 3 机械下倾与电下倾的效果比较 4 全向天线的选型 5 关于三阶互调指标 6基站选择 7基站天线的选型原则（建议）,1 为提高网络性能和降低成本，在城区使用的基站天线应具有极化分集代替空间分集的能力。 2 对天线罩因雨雪、裹冰造成的表面分布电容影响，应有一定的防范能力。 为保证天线的最大

9、增益，天线应当采用低耗馈电网络技术。 4 全向天线高增益天线在确保电性能前提下，天线尺寸应尽量短。 具有采用机械下倾、电下倾、电调下倾三种调整方式相结合，解决大机械倾角下波形畸变的能力。,基站天线的基本要求,通信方程式,HTDBS096515 在不同机械下倾角时的水平面波束宽度 及前后比实测数据,注:1. 机械倾角T, 定义为天线赤道面与地平面的夹角 T=0 纵轴垂直于地平面, 即天线赤道面平行于地平面 T为正 天线下倾 T为负 天线上仰,注:2. 天线赤道面: 定义为与天线纵轴垂直的平面。 测试日期：2000-12-29 测试仪器：HP8752A海天天线测试控制仪及转台 测试人员：郭渭盛、沈

10、宗珍、张涛、黄国立,2000年12月29日,2 机械下倾与电下倾的效果比较,HTDBS096515（6） 在不同机械下倾角时的水平面波束宽度 及前后比实测数据,注:1. 机械倾角T, 定义为天线赤道面与地平面的夹角 T=0 纵轴垂直于地平面, 即天线赤道面平行于地平面 T为正 天线下倾 T为负 天线上仰,注:2. 天线赤道面: 定义为与天线纵轴垂直的平面。 测试日期：2000-12-29 测试仪器：HP8752A海天天线测试控制仪及转台 测试人员：郭渭盛、沈宗珍、张涛、黄国立,2000年12月29日,HTDBS096515（9） 在不同机械下倾角时的水平面波束宽度 及前后比实测数据,注:1.

11、机械倾角T, 定义为天线赤道面与地平面的夹角 T=0 纵轴垂直于地平面, 即天线赤道面平行于地平面 T为正 天线下倾 T为负 天线上仰,注:2. 天线赤道面: 定义为与天线纵轴垂直的平面。 测试日期：2000-12-29 测试仪器：HP8752A海天天线测试控制仪及转台 测试人员：郭渭盛、沈宗珍、张涛、黄国立,2000年12月29日,XX公司调角15dBi 65o双极化板状天线 电性能测试数据,产品号：99030988#,2000年12月28日,互调的定义 互调是指非线性射频线路中，两个或多个频率混合后所产生的噪音信号。 互调产生的本来并不存在“错误”信号，此信号会被系统误认为是真实的信号。

12、互调可由有源元件（无线电设备、二极管）或无源元件（电缆、接头、天线、滤波器）引起。 具有两个载波信号的互调失真频率实例 频率A及B上的载波，产生如下互调信号： 1阶： A，B 2阶： （A+B），（A-B） 3阶： （2AB），（2B A） 4阶： （3AB），（3B A），（2A2B） 5阶： （4AB），（4B A），（3A2B），（3B 2A） 互调失真如何影响系统的性能？ 较高功率的发射信号通常会混合产生互调信号，最后进入接收波段。 而基站天线接收的信号通常功率较低。 如果互调信号与实际的接收信号具有相近或较高的功率，系统会误把互调信号视为真实信号。,4 关于三阶互调指标,GSM系统实

13、例： 三阶互调失真信号（A=935MHz，B=960MHz) 2A-B=1870-960=910MHz 2B-A=1920-935=985MHz A及B代表GSM发射频率 2A-B进入GSM接收波段，带来问题。 五阶互调失真信号（A=935MHz，B=954MHz在GSM的下行频段内） 3A-2B=2805-1908=897MHz（在GSM上行频段内） 互调失真如何影响系统的性能？ 在系统将互调信号视为真实的接收信号的情况下，将带来如下问题： 信号丢失、 虚假信道繁忙、语音质量下降、 系统容量受限 这意味着：销售利润减少 虽然大部分移动用户可以容忍语音质量下降，但信号丢失及信道繁忙常常都会 令

14、用户不满。 互调是如何产生的？ 构件材料 因为磁滞的关系，铁质材料是属非线性的 材料不纯 电镀问题 接触区域/电流密度 触点压力,由VHF、UHF的电波传播特性可知，一个基站仅能在有效的电波覆盖区内为用户服务，这样的覆盖区称为无线小区（基站区），服务区（业务区）是指移动通信网所能提供的正常业务的范围，业务区通常由若干个无线小区组成，无线小区的划分和服务区的组成应按用户区域分布覆盖区形状及业务要求，并根据地形电波传播特点、话务分布、经济指标等方面，综合考虑确定采用什么样区域划分及组成。,5 基站的选择,由于电波传播的损耗是随着距离的增加而增加，并与地形环境密切相关。另外，手机的功率的有限性决定了

15、移动台与基站之间的距离是有限的，也决定了无线小区的范围的有限性，当然小区范围的大小还与小区内话务量的分布有关。,业务区与无线小区的结构： 1、带状网：主要应用于覆盖公路、铁路、跨海桥梁、海岸等。,2、蜂窝网：在平面区域内划分小区通常采用蜂窝状结构。 小区的形状可分为正三角形、正四边形、正六边形。,3 R2,2 R,3 R,2R2,2.6R2,可看出，正六边形相邻区域中间间距最大，覆盖面积最大。在业务区域面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的形状，因为它所需的基站数最少，最经济，由于它与蜂窝相同，故称蜂窝网。,蜂窝小区根据它的面积大小可分为：,微微 蜂窝,微蜂窝,宏蜂窝,宏蜂窝小区：1

16、公里以上（主要用于郊区、一般市区） 保证连续覆盖（满足低容量） 高速移动业务（车载通信） 较适合于低速数据传输 基站功率大,微蜂窝小区：数百米（主要用于繁华市区） 满足大容量 较低移动性业务（步行） 较适合于较高速率数据业务 较多用户的话音业务 基站功率较低,微微蜂窝小区：室内系统 高容量业务 适合于业务密集区 一般用于室内分布系统,对于蜂窝小区的激励通常为中心激励与顶点激励，在每个小区中基站可设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖，这就是中心激励。也可将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三付相同120度上行定向天线实现覆盖，这就是顶点激励。,区群的组成：相邻小区不能用相同的信道，相同信道的小区之间应有足