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1、书名：WCDMA无线网络规划与优化 ISBN： 978-7-111-47028-1 作者：徐彤 孙秀英 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,第2章 天线基础知识,【学习目标】 【学习内容】 【本章总结】 【思考与复习题】,第2章 天线基础知识,第2章 天线基础知识,【学习目标】,第2章 天线基础知识,【学习内容】,2.1 天线的基本工作原理 2.2 基站天线的结构 2.3 基站天线的种类 2.4 基站天线的技术参数 2.5 基站天线的选择,无线网络规划优化中，天线的选择非常重要。合理的天线不仅可以提高网络的覆盖质量和容量，还可以大大缩短网络规划和优化的时间，节省人力物力。,简介,第2章
2、天线基础知识,基站天馈结构,8 防雷保护器,主馈线（7/8“）,5 馈线卡,6 走线架,4 接地装置,3 接头密封件 绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带,1 天线调节支架,GSM/CDMA 板状天线,抱杆（50114mm）,2 室外馈线,9 室内超柔馈线,7 馈线过线窗,基站主设备,第2章 天线基础知识,RF电缆（ 1/2）,50欧姆皱纹铜管同轴电缆,天馈系统及基站天线组成,第2章 天线基础知识,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.1 天线的基本工作原理,当导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图2-1a、b所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线
3、之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，电场就散播在周围空间，如图2-1c所示，这时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，因而电磁波辐射能力较强。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.1 天线的基本工作原理,a)两导线平行 b)两导线平行呈现一定夹角 c)两导线平行呈现180 图2-1 电磁波的辐射能力与导线的形状,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.1 天线的基本工作原理,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。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。两臂长度相等的振子叫做
4、对称振子。每臂长度为四分之一波长的对称振子称为半波振子；两臂总长与波长相等的振子，称为全波对称振子。将振子折合起来的，称为折合振子。半波振子如图2-2所示。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.1 天线的基本工作原理,图2-2 半波振子,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.2 基站天线的种类,基站天线按照水平方向图的特性可分为全向天线与定向天线两种 ； 按照极化特性可分为单极化天线与双极化天线两种,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.3 基站天线的结构,在移动通信系统中使用的基站天线由多个基本单元振子、馈电网络、天线接头和天线罩组成，如图2-4所示。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2
5、.3 基站天线的结构,图2-4 基站定向天线和全向天线结构图,基站天线的组成-天线内部结构,辐射单元（振子）,馈电网络（功率分配网络）,反射板（槽板）,基站天线的组成,下端盖,外罩,上端盖,夹具（上夹具）,安装夹具（下夹具）,射频电缆接头,接头座型式,7/16”DIN N型 SMA,DIN接头优点: 改善互调产物,可比N型插头多承受4倍的功率,一致且最优的电压驻波比性能。,第2章 天线基础知识,美化天线介绍-概述,为了提供更高质量的网络服务，运营商提出了全覆盖、无缝覆盖的概念，不断加大网络建设的投入。但无线基站、天线增多的同时也带来了一些负面问题。,城市环境景观要求高 市区建筑物顶部天线林立
6、影响“生态城市”建设,人们环保意识加强 天线裸露 易产生抵触情绪 加大网络建设难度,天线长时间裸露 气候变化直接作用于天线体 影响天线寿限 长时间使用影响通信质量,第2章 天线基础知识,美化天线介绍概述,眼不见为净,所谓“美化天线”，也可称作“伪装天线”、“隐形天线”、“特型天线”等，即在不增大传播损耗的情况下，通过各种手段对天线的外表进行伪装、修饰来达到美化的目的，既美化了城市的视觉环境，也减少了居民对无线电磁环境的恐惧和抵触，同时也可以延长天线的使用寿限，保证通信的质量。,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,变色龙型,方柱型,水塔型,空调型,路灯型,集束型,仿生树型,。,美化方式多
7、种多样,总体分为加罩型 和直接美化型,应根据实际环境 灵活选择,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,紧固件,紧固件,天线外罩,天线主体,外罩底板,变色龙型结构示意图,美化天线介绍美化类型,方柱型结构示意图,美化天线介绍美化类型,紧固件,避雷针,天线抱杆,天线外罩,接避雷系统,天线主体,外罩预埋件,水塔支架,水塔型结构示意图,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,空调型结构示意图,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,仿生树型结构示意图,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,路灯型结构示意图,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,集束型结构示意图,圆形集束,方形集
8、束,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,标牌型,蘑菇型,灯箱型,标牌型,室外美化天线,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,射灯型,草坪灯型,射灯型,第2章 天线基础知识,美化天线介绍美化类型,室内定向板状美化天线,室内定向板状美化天线,室内全向吸顶美化天线,角反射美化天线,室内美化天线,第2章 天线基础知识,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,基站天线的参数包含电气参数和机械参数。,2.4.1 电气参数,影响天线性能的电气参数有很多，如工作频率、极化、方向图、半功率角、阻抗、增益、驻波比等。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数
9、,1.工作频段 每种型号的天线都有其适用的频段，移动通信常用频段见表2-2。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,表2-2 移动通信频段分配表,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,2.极化方向 天线的极化方向指天线在最大辐射方向上辐射出的电场矢量的方向。天线辐射出的无线电波由电场与磁场矢量构成，而电磁场矢量的方向在不同的空间方向上是不同的，在最大辐射方向的电场矢量方向定义为天线的极化方向。当没有特别说明时，通常以电场矢量的空间指向作为电磁波的极化方向，而且是指在该天线的最大辐射方向上的电场矢量来说的。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4
10、 基站天线的技术参数,3.方向图 在三维空间内，天线的远区辐射电场的幅度是随角度变化的函数，在球坐标系可表示成一个封闭的曲面。方向图可用来描述天线在三维空间里辐射的方向特性，一个典型的三维方向图如图2-5所示。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,图2-5 三维方向图,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,4.水平面方向图 指天线的远区辐射电场的幅度在水平面内随角度变化函数的曲线，水平方向图反映了天线在水平面上的辐射特性，如理想全向天线的水平方向图是一个圆。一般水平方向图是按最大辐射方向的电场幅度值进行归一的。图2-6所示为65天线的水平方向图
11、。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,图2-6 水平面方向图,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,5.水平面波瓣宽度 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，其辐射信号的能力最强，其余的瓣称为副瓣或称为旁瓣。主瓣两半功率点间与发射中心点之间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度，也称为半功率角或称为半功率瓣宽。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,图2-7 水平波瓣宽度示意图,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,6.垂直面方向图 指天线的远区辐射电场的幅度在垂直面内随角度变化函数
12、的曲线，垂直方向图反映了天线在垂直面上的辐射特性。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,图2-8 垂直面方向图,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,7.垂直面波瓣宽度 在垂直面方向图上，在最大辐射方向的两侧辐射功率下降3dB的两个方向之间的夹角为垂直面波瓣宽度。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,图2-9 垂直面波瓣宽度示意图,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,8.零点填充(Null Fill) 基站天线建在高塔上，经常会出现“塔下黑”的情况，也就是说塔下近处的无线信号远不如远处的无线信
13、号好，满足不了通信需求，这通常和天线的垂直面特性有关，要求天线有良好零点填充特性。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,9.上副瓣抑制 对于小区制蜂窝系统，为了提高频率复用能力，减少对邻区的同频干扰，基站天线波束赋形时应尽可能降低那些瞄准干扰区的副瓣，上第一副瓣电平应小于-18dB，对于大区制基站天线无这一要求。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,10.波束下倾 由于覆盖或网络优化的需要，基站天线的俯仰面波瓣指向需要调整，如果完全依赖机械调节，当机械调节角度超过垂直面波瓣宽度时，基站天线的水平面波瓣覆盖将变形(要求机械下倾角不要超过天线垂直
14、面的波瓣宽度)，影响扇区的覆盖控制，目前波束下倾主要有以下几种： (1)固定波束电下倾 (2)手动连续可调波束电下倾 (3)可远端控制的波束电下倾,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,11.增益 天线的增益是指在相同输入功率条件下，天线在最大辐射方向上某一点所产生的功率密度与理想点源天线在同一点所产生的功率密度的比值。增益反映了天线将无线电波集中发射到某一方向上的能力，一般来讲天线的增益越高，波瓣宽度越窄，天线发射出的能量也越集中。天线增益的单位一般有两种：dBi与dBd，其中dBi是以理想点源天线增益为参考的基准，而dBd是以半波振子天线增益为参考基准。,第2章 天
15、线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,11.增益,dBi定义为实际的方向性天线(包括全向天线)相对于各向同性天线的能量集中能力，“i”(Isotropic)表示各向同性。 dBd定义为实际的方向性天线(包括全向天线)相对于半波振子天线的能量集中能力，“d”(Dipole)表示偶极子。,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,11.增益,天线是一种能量集中的装置，在某个方向辐射的增强意味着其他方向辐射的减弱。通常可以通过水平面波瓣宽度的缩减来增强某个方向的辐射强度以提高天线增益。在天线增益一定的情况下，天线的水平面波瓣宽度与垂直面波瓣宽度成反比，其关系可以表示为,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,11.增益,式中， 为天线增益(dBi)；为垂直面波瓣宽度()； 为水平面波瓣宽度()；,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,11.增益,如图2-10所示，该图分别给出了垂直面波瓣宽度为6.5、13、25和78四种类型的振子天线，其天线增益、垂直面波瓣宽度和水平面波瓣宽度三者的关系。,图2-7 水平波瓣宽度示意图,第2章 天线基础知识,【学习内容】2.4 基站天线的技术参数,12.特性阻抗 无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义
