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1、基站天线设计 罗伟 序言 天线的定义：天线的定义： 能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波 或能够有效的接收空间某特定方向来的电 磁波的装置。 天线的功能：天线的功能： 能量转换导行波和自由空间波的转换； 定向辐射（接收）具有一定的方向性。 基站天线简介 基站天线分类 以频段分类：高频、低频、毫米波 以工艺分类：压铸、钣金、PCB 以原理分类：对称振子、微带天线 以功能分类：传统三扇区、劈裂、智能天 线 基站天线关键指标 基站天线设计开发流程 需求分析 任务务分解，原理验证验证 数字化样样机 样样机加工验证验证 小批量生产产 投产产 网络络性能验证验证 天线单元的辐射原理 辐射单元在工作频点是谐
2、振的。例如：双 偶极子天线的长度是1/2波长。 在 820 MHz 1/2 波长 为 180mm, 在890 MHz 为 170mm 175mm对 850MHz 将是最佳的 该天线的频带宽度 = 890 - 820 = 70MHz 在 850MHz 1/2 波长振子 最佳 在 890 MHz 天线振子 在 820 MHz 巴伦馈电 利用四分之一波长短路传输线终端为高频开路 的性质实现天线平衡输入端口与同轴馈线不平 衡输出端口之间的平衡-不平衡变换。 对称振子方向图特征 顶视 侧视 一个单一的对称振子具有“面包圈” 形的方向图 定向辐射的原理 在我们的“扇形覆盖天线”中，反射面把功率聚焦到一个方
3、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 “扇形覆盖天线 ” 将在接收机中有8mW功率 “全向阵” 例如在接收机中为4mW功率 (顶视) 天线 反射面放在阵列的一边构成扇形覆盖天线 阵列天线方向图和辐射参数 上旁瓣抑制 下旁瓣抑制 基站天线的频带宽度 天线的频带宽度有两种不同的定义- 一种是指：在驻波比SWR 1.5 条件下，天线的工作 频带宽度； 一种是指：天线增益下降 3 分贝范围内的频带宽 度。 在移动通信系统中，通常是按前一种定义的， 具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不 超过 1.5 时，天线的
4、工作频率范围。 一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点 上, 天线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下 降是可以接受的。 双极化基站天线 两个单极化天线安装在一起组成一付双极化天线，注意，双极化天 线有两个接头。 双极化天线辐射（或接收）两个极化在空间相互正交（垂直）的 波。 极化端口隔离度要求30dB 基站天线结构要素 基站天线单元 基站天线内部 基站天线内部 基站天线电下倾技术 无下倾时 在馈电网络中 路径长度相等 有下倾时 在馈电网络中 路径长度不相等 电下倾对小区覆盖的影响 思考题：如何控制相位实现电下倾？ 智能基站天线 通过阵列波束赋形，实现波束扫描，从而根 据通信环境和用户位置，
5、同时或不同时为用 户提供移动通信服务。 智能 天 线 RRUBBU 劈裂天线 由于传统三扇区存在通信容量受限的情况， 采用劈裂扇区，可以增加小区数目，在一定 条件下提高通信容量。 劈裂 天 线 RRU 巴特 勒矩 阵 基站天线研究热点： 1. 小型化技术 天面资源紧缺，急需天线尺寸变小。 主要研究方法包括： 1. 天线内部空间复用：共轴结构和插花结构 2. 天线阵元复用：多频天线单元 3. 采用空气腔微带天线：低剖面技术 4. AMC反射板：借助人工电磁材料 AMC反射板技术 基站天线研究热点： 2. 毫米波通信 未来通信系统中，毫米波频段是重要资源 ，需要开发此频段射频器件，包括基站天 线。
6、 主要研究内容： 1. 贴片天线 2. 缝隙天线 3. 稀疏阵列技术 4. 共面波导馈电技术 5. SIW馈电技术 基站天线研究热点： 3. 与SDN结合 当前基站天线为固定架设的通信设备，其 维护和工参更改都需要人力完成，成本高 ，效率低。同时，基站天线是SDN的重要节 点，其智能化程度，直接影响SDN效率。 主要研究方法： 1. 天线内置定位系统 2. 天线内置摄像系统 3. 天线电子波束扫描或机械扫描技术 基站天线研究热点： 4. 有源天线 将基站天线与RRU结合，减小天面资源压 力。 主要研究内容： 1. 无源模块与有源模块的小型化 2. 电磁兼容问题 基站天线网络性能 基站天线网络性能仿真方法 1. 系统仿真 2. 链路仿真 基站天线网络性能测试方法 1. 架设，勘站 2. 路测：人力，车载 3. 大数据分析 主要基站天线厂商 华为 凯瑟琳 安德鲁 京信 摩比 通宇、晖速、盛路。 总结 基站天线是无线移动通信射频链路中重要 的一个环节，其性能直接影响通信质量。 基站天线的工程应用非常成熟，但是也遇 到了较大瓶颈，需要深入研究解决工程问 题。
