GSM移动通信网天馈线系统描述,BTS Antenna System（BTS天线系统）,Antenna Near Part（天线近端部分） 一、概要 天线近端部分即是TRX与天线之间的接口，包含如下几个部分： 1、 COMB功率合成器，用于将发射信号合成到一组发射天线上 2、 RX接收分路器，用于将接收信号分配给多个RX 3、跳线与馈线，相当于50 同轴电缆做为传送TX/RX与天线之间的射频信号馈线布放直且粗以便减小信号的衰减，而跳线细软以便连接和弯曲注意：所有的射频电缆的阻抗要相同，否则信号会在接头处反射 4 、双工滤波器双工滤波器允许RX和TX共用一套天馈线系统 5、TMA（塔顶放大器）也叫ALNA（天线低噪声放大器），用来提高上行信号的强度（特别在1800和1900MHz）常用的塔放有单工、双工、两双工注意：ALNA只用于对上行信号的放大）,,天线配置实例：,,不同类型塔顶放大器连接原理图,*天馈线系统特殊连接 当有时要用移动台（MS）对CDU作收发信测试时，移动台通过50欧的阻抗与基站相连接，必须在CDU与MS之间连接大约100DB的衰减器，为了避免烧坏MS或BTS的接收机，一般要在TX的输出端连接一个超过50W的衰减器。
下图是具体的连接应用图,,（因室内只能直接用有线与MS连接，所以要加上43-（-57）=100dB的衰耗）,-57=53-110（移动台收到的信号强度是63，但在实验条件下要保障移动台不处于最大接收情况，所以选53）,二、天线的类型 天线有两个目的： 馈线(Z = 50 ) 与空气(Z = 377 ).即 有线与无线阻抗匹配 TX 及 RX 信号的放大作用 因为天线是绝缘的,唯一获得增益的方法是将辐射集中在某一个方向上通过在垂直方向上跌加双极单元在水平方向获得增益（在水平方向各双极单元辐射的能量互相叠加，而垂直方向辐射得能量互相抵消）一般来讲，每加一倍的双极子（其总长度也增加倍）主方向上的信号强度会增加3dB（增加一倍）,,三种不同类型的双极单元排列方式,,末端反馈排列 中央反馈 排列 并列反馈排列,天线增益： 天线增益用dBd 或 dBi 来表示，其中dBd表示偶极天线的相对增益， dBi 则表示各向同性天线（天线的能量均等地向各个方向辐射）的相对增益 以下是dBd 和 dBi 的换算公式： G (dBi) = G (dBd) + 2 dB. 幅射功率ERP或EIRP等于发射机的输出功率减去馈线损耗，加上天线增益，如果天线增益以dBd表示，则 ERP (dBm) = BTSout (dBm) feeder loss (dB) + Ant.gain (dBd) 如果天线增益以dBi表示，则 EIRP (dBm) = BTSout (dBm) feeder loss (dB) + Ant.gain (dBi) 如： EIRP (RBS 2000 CDU A-900) = 44.5 4 + 17 = 57.5 dBm = 500 W 目前DT/CELL DATA中使用的是EIRP 注意所谓天线增益实际上是一个相对值，即相对于球面发射而言的，,全向天线： （如下图示：水平切面是没有增益的，而垂直切面按面积比例可以估算出增益值） 对于全向天线，有一个水平方向的幅射模型，而从垂直方向看，幅射并非全方位的，所以幅射相对集中，因而有一定的相对增益值，一般增益值为 8 到11之间 dBi (6 to 9 dBd). 具体值决定于天线的物理参数，如：对于900 MHz 的全向天线要获取11 dBi的增益，则高度为 3 meters. (对于1800/1900 MHz,而言，获取如此增益则要求的高度相对减半，因波长大约为900的一半，),,扇形天线（定向天线） 扇形天线（定向天线）通过在双极子单元之间增加反射体以达到在特定地的水平方向形成增益。
扇形天线类型的划分方法是根据辐射能量衰减为3 dB的波束宽度（BW）来确定的具体可分为三类：33 (道路覆盖), 65 (120 扇区) 和 90 (180 扇区). 900MHz扇形天线实例,,在120 的扇形小区中使用 65扇形天线的图例:,垂直偏振与双极向偏振天线 * 在垂直偏振的天线内每一个天线的架内有一组垂直排列的偶极单元阵列，垂直偏振只能采用空分分集，它的空间分极的距离为18 左右， 是无线信号的波长如： 900 MHz 天线空间分集的距离为6米， 1800 MHz 天线的空间分集的距离为3米 *在双极向偏振（X形偏振）天线中，在同一各天线架内放置两组（如正负45度）的偶极单元阵列，允许极化的分集，这样，天线所占用的空间更小但极化分集有以下的不足之处：由于45度的偏振作用使TX存在倾斜的损耗（-1.5 dB ），至于RX，相比空间分集来说，极化分集由于有较高的分集增益补偿，倾斜损耗不是很明显 *双极化分集可以采用偏振分集，增益没有空分多，但因为偏振时损耗小，有一定补偿作用,,空间分集和极化分集原理图：,不同类型的极化原理图,*极化天线增益<=空间分集增益 *在干扰限制的环境下，双极化分集比空间分集优越 *+/-45度的极化比垂直极化天线要有1.5dB的额外损耗 *双极化天线的隔离度为30dB,天线倾斜目的：避免干扰和时间色散，但减少覆盖。
关于极化的概念： 根据天线在最大辐射（或接收）方向上电场矢量的取向，天线极化方式可分为线极化，圆极化和椭圆极化线极化又分为水平极化，垂直极化和45度极化发射天线和接收天线应具有相同的极化方式，一般地，移动通信中多采用垂直极化或45度极化方式三、天线的监测原理 1、TX天线的监测：VSWR的监测 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)常称驻波比，它是根据射频信号在传送过程中前向的信号和反向信号的强度比值来确定信号传送过程中的损耗驻波比高表示RF路径的阻抗匹配有问题，如馈线、天线的连接头有问题等 Pf (Power forward)及 Pr (Power Reflected) 会在每个TS 中进行测量根据Pf与Pr的值，系统对VSWR进行计算，如果VSWR的值超过原来所设定的门限值，则VSWR告警会激活VSWR计算公式： VSWR=（1+rc）/（1-rc） Rc是反射系数，RL是回损值（DB），rl是回损率（W）,VSWR、rl、RL、rc及TP值对照表：,2、RX天线的监测：分集接收监测 RX接收天线的监测是通过比较A、B两路接收信号来实现的。
如果有一路信号总是比另一路信号差，这时可能是天线或者RF射频电缆（馈线、跳线）出现了问题，分集接收告警将被激活四、小区的类型 有两个类型的小区：即全向小区与定向小区 全向小区的BTS位置在整个服务范围的中心，它的天线系统均等地向所有方向(360)辐射信号一般由全向天线或一组扇形定向天线组成如功分站） 定向小区的BTS位置在整个服务范围的边缘，通常采用扇形天线系统（如120 或180 ），一个BTS能同时为一个、两个或三个定向小区提供服务一般来讲，全向小区用来增加网络的覆盖，而方向小区则用来实现网络的扩容 通常每个小区需要两付接收天线（RX）以满足分集接收和许多发射天线（天线的条数视TX的合成器的种类而定），当使用双工滤波和极化分集的技术时，可以在一定程度上减少TX的数目如下图所示： 采用A型CDU三小区BTS的配置,,,采用不同分集类型的天线配置（带双工滤波器）,五、天线安装参数 *关于全向天线的安装 1、垂直安装 右图为天线安装示意图： *K为天线间的垂直距离最小为0.2 m，即同轴天线间距离应大于0.2 m，这样才有40 dB以上的隔离度这个值对于所有全向天线（垂直方向的近域幅射天线）都有效。
*a为天线与塔体间的距离最小为2 m才没有电磁影响 *基本要求：Tx - Tx 和 Tx - Rx: 30 dB（隔离度）,2、水平方向安装 下图是水平方向的安装示意图： 基本要求：Tx - Tx 和 Tx - Rx: 30 dB （隔离度）图示中的d值如右表所示：,3、综合水平及垂直方向的安装 附加信息：两个天线间的垂直距离（TX-RX或RX-RX）还与天线增益有关水平间隔的距离应大于垂直间隔的距离因为天线处于主要的幅射区内 其它形式的安装： *基本要求：Tx - Tx and Tx - Rx: 30 dB（隔离度） *K值最小为0.5 m 才能有30 dB的隔离度 *水平值：没有限制,4、天线分集接收安装 下面是分集接收的安装要求：,,水平距离的要求：,分集效果示意图：,6、天线高度安装要求： 如下图所示，因考虑到楼板的反射作用，所以楼板长时（D大），高度也相应提高（H大），但不论如何，最好的高度是大于2米对于全向天线应全面考虑，即从四周中取最大的距离（D值）来计算天线高度，但定向天线在最外围安装，不用考虑后边的D值900MHZ与1800MHZ高度要求,*关于定向天线的安装 1、垂直方向 仅对GSM、DCS、PCS有效 前提条件：塔体对定向天线无影响f 基本要求：Tx - Tx 和 Tx Rx有30dB的隔离度 K值：最小 0.2 m 附加信息：0.2 m时有30dB的隔离度。
此值适用于所有类型的定向天线2、水平方向 定向天线的水平距离：下图示隔离度要求同样是30dB,不同频率的K值对照表,不同小区间定向天线的距离,下图为不同横轴安装时的安装要求；即图示中的夹角不应大于30度3、水平、垂直组合 下图为组合的垂直/水平时的天线安装要求 隔离度要求同样大于30dB时，要求K值应大于0.5米,D值并没有要求(主要是针对隔离度),4、空间分集 空间分集天线的安装示意图: a为两个接收天线间的距离.H为天线的有效高度.,空间分集要求值,上表为一般取值要求: 另外:目前空间分集都采用水平相同高度来实现,但若采用垂直方向安装来实现,则要求的a值约为水平装时的5倍.,5、靠墙安装 靠墙这安装时的要求:,靠墙安装时不同频段的D与H取值,补充内容：其它天线类型（直放站天线系统） 针对基站，微蜂窝、直放站在城市、城郊、乡镇野外、道路、楼宇室内等不同覆盖场合下，对天线的波瓣方向、增益及结构会有不同的要求，以下有多个系列的天线以满足不同覆盖的需要 1、野外覆盖天线系列：垂直窄波束、高增益、能有效扩大城市、乡镇野外的覆盖区域 2、城市覆盖天线系列：中低增益，双极化，采用方向图填技术，有效改善基站中心附近的覆盖。
3、室内覆盖天线系列：具有多种安装形式，小型化，外观美观，广泛应用于各类室内覆盖 4、道路覆盖天线系列：水平窄波束及双侧射频束特点，是改善城市街道，野外公路、铁路信号覆盖的首选天线野外基站天线 ODP-065/R18-DG野外基站天线 主要指标：HBW 65900MHz 双极化 Dual Polarization 采用+45，-45极化分集代替空间分集，减少基站天线数量 优化天线性能，使天线辐射场与辐射场一致 适用900MHz移动基站ODP-065/R18-DC室外定向板状天线 基本指标：HBW 651800 MHz 双极化 Dual Polarization 采用+45，-45极化分集代替空间分集，减少基站天线数量 优化天线性能，使天线辐射场与辐射场一致 适用DCS1800移动基站城市基站天线 ODP-065/R14-DG室外定向板状天线 基本指标：城市基站天线HBW 65900MHz 双极化 Dual Polarization 采用+45，-45极化分集代替空间分集，减少基站天线数量 优化天线性能，使天线辐射场与辐射场一致 适用900MHz移动基站小区覆盖天线 ODP-085/V11-NG室外定向板状天线 基本技术指标：小区覆盖天线 HBW 85900MHz 重量轻，体积小； 倾角调整方便； 适用于移动基站或直放站系统。
室内全向多频天线 IXD-360。