电磁波传播基本知识和天线原理

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1、电磁波传播基本知识及天线原理电磁波传播基本知识及天线原理Stock Code: 2342.HK京信通信 未来无限延伸一、一、 电磁波传播基础知识电磁波传播基础知识三、三、天线天线主要性能参数主要性能参数二、天线辐射原理二、天线辐射原理四、天线分类四、天线分类无线电波的定义无线电波的定义一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识无线电波是一种信号和能量的传播形式，在传播过程中，电场和磁场在空无线电波是一种信号和能量的传播形式，在传播过程中，电场和磁场在空间中相互垂直，且都垂直于传播方向。间中相互垂直，且都垂直于传播方向。E、H、S满足右手螺旋满足右手螺旋特例：特例：垂直的线极化垂直的线极化随时

2、间变化随时间变化随空间变化随空间变化无线电波的传播方向无线电波的传播方向一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识正交特性；电生磁、磁生电。正交特性；电生磁、磁生电。无线电波的无线电波的波长、频率与波长、频率与传播速度的传播速度的关系关系 其中：波长其中：波长 = C/f = C/f （式中，（式中，C C为光速，为光速，f f为工作频率，为工作频率，为波长为波长。）。）一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识要点在相同的介质中，不同频率下，天线的工作波长不同。频率越高，在相同的介质中，不同频率下，天线的工作波长不同。频率越高，波长越短。波长越短。 天线的电性能与电长度（波长）对应。物理

3、长度则需要进行换算。天线的电性能与电长度（波长）对应。物理长度则需要进行换算。l无线电波的无线电波的极化极化 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨迹确象称为无线电波的极化。无线电波的极化是由电场矢量在空间运动的轨迹确定的。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电定的。如果电波的电场方向垂直于地面，我们就称它为垂直极化波。如果电波的电场方向与地面平行，则称为水平极化波。波的电场方向与地面平行，则称为水平极化波。一、电磁波传播基础

4、知识一、电磁波传播基础知识特例：线极化特例：线极化 垂直的、水平的垂直的、水平的一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识圆极化圆极化 椭圆极化椭圆极化 线极化线极化左旋、右旋；垂直、水平左旋、右旋；垂直、水平垂直方式垂直方式水平方式水平方式+ 45+ 45斜角斜角- 45- 45斜角斜角天线极化：天线极化：是指电场矢量在空间运动的轨迹。是指电场矢量在空间运动的轨迹。一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识特例：线极化特例：线极化 垂直的、水平的、偏斜的垂直的、水平的、偏斜的双极化天线：双极化天线：由两组正交的辐射单元组成。由两组正交的辐射单元组成。一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基

5、础知识1、互补（完备不相关。正交、互补（完备不相关。正交/90度）度） （规划工作）（规划工作）2、相当（平衡工作。、相当（平衡工作。+45/-45） （胜任工作）（胜任工作）3、高效（、高效（XPD。降低损耗）。降低损耗） （专注工作）（专注工作）多径传播多径传播: :电波在传播过程中，除直接传播外，遇到障碍物（例如，山丘、电波在传播过程中，除直接传播外，遇到障碍物（例如，山丘、森林、地面或楼房等高大建筑物），还会产生反射和绕射。因此，到达接森林、地面或楼房等高大建筑物），还会产生反射和绕射。因此，到达接收天线的电磁波，不仅有直射波，还有反射波，绕射波、透射波，这种现收天线的电磁波，不仅有直

6、射波，还有反射波，绕射波、透射波，这种现象就叫多径传输。象就叫多径传输。一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识由于多径传播使得信号场强分布复杂化，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（扭转），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 。为降低多径传输效应的影响，一般采用空间分集或极化分集空间分集或极化分集来接收。极化扭转：l空间分集：单极化天线空间分集：单极化天线 极化分集：双极化天线极化分集：双极化天线接接收收信信号号强强度度接接收收距距离离一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识l绕射传播绕射传播电波在传播途

7、径上遇到障碍物时，总会力电波在传播途径上遇到障碍物时，总会力图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫图绕过障碍物，再向前传播。这种现象叫做电波的绕射。做电波的绕射。信号质量受到影响的程度不仅和接收天线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，还距建筑物的距离及建筑物的高度有关，还和频率有关，频率越高，建筑物越高、越和频率有关，频率越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小。越矮、越远，影响越小。一、电磁波传播基础知识一、电磁波传播基础知识因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的

8、因此，选择基站场地以及架设天线时，一定要考虑到绕射传播可能产生的各种不利影响。各种不利影响。 （要点：近处、水平（要点：近处、水平/ /垂直主波束垂直主波束+/-10dB+/-10dB内无遮挡）内无遮挡）京信通信 未来无限延伸一、一、 电磁波传播基础知识电磁波传播基础知识三、三、天线天线主要性能参数主要性能参数二、天线辐射原理二、天线辐射原理四、天线分类四、天线分类天馈系统简介 基基基基站站站站天天天天线线线线在在在在整整整整个个个个网网网网络络络络建建建建设设设设中中中中占占占占经经经经费费费费比比比比例例例例不不不不到到到到3%3%3%3%，但但但但它对网络性能的影响却超过它对网络性能的影

9、响却超过它对网络性能的影响却超过它对网络性能的影响却超过60%60%60%60%。在在在在实实实实际际际际网网网网优优优优工工工工作作作作中中中中，通通通通过过过过天天天天线线线线的的的的选选选选择择择择与与与与调调调调整整整整是是是是简简简简单单单单但但但但收收收收效效效效最最最最大大大大的的的的方方方方法法法法。强强化化天天线线的的性性能能和和品品质质起起着着四四两两拨拨千千斤斤的作用。的作用。天线天线防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/87/8“）馈线卡馈线卡接地装置接地装置接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVCPVC绝缘胶带绝缘胶带天线调节支架天线调节支架抱杆抱杆室

10、外馈线室外馈线室内超柔馈线室内超柔馈线馈线过线窗馈线过线窗基站主设备基站主设备二、天线辐射原理二、天线辐射原理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地能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某特定方向来的电磁波的装置。接收空间某特定方向来的电磁波的装置。 二、天线辐射原理二、天线辐射原理天天线线功功能能能量转化能量转化空间电磁波定向辐射（接收）定向辐射（接收）电缆内高频电流电缆内高频电流无线电设备效率要求效率要求-追求高效率追求高效率方向图要求方向图要求-满足特定空间分布要求满足特定空间分布要求进得去，进得去，出得来。出得来。天天天天线线线线的的的

11、的辐辐辐辐射射射射原原原原理理理理天线的辐射原理天线的辐射原理二、天线辐射原理二、天线辐射原理半波振子是天线的基本辐射单元，波长越长，天线半波振子越大。半波振子是天线的基本辐射单元，波长越长，天线半波振子越大。天线半波振子天线半波振子二、天线辐射原理二、天线辐射原理1/4 1/4 波波长半波振子半波振子 （电长（电长度）度）水平面水平面垂直面垂直面1/4 1/4 波波长1/2 1/2 波波长半波振子示例：半波振子示例：二、天线辐射原理二、天线辐射原理天线辐射方向图天线辐射方向图用来表述天线在空间各个方向上所具有的发射和接收电磁波的能力。一般为三维辐射立体图。单个辐射单元单个辐射单元多单元阵列多

12、单元阵列二、天线辐射原理二、天线辐射原理实际评判中是其转化成的二维平面图形，即水平实际评判中是其转化成的二维平面图形，即水平面方向图及垂直面方向图。面方向图及垂直面方向图。水平面水平面二、天线辐射原理二、天线辐射原理天线辐射方向图天线辐射方向图垂直面垂直面同一款基站天线有多种设计方案来实现。同一款基站天线有多种设计方案来实现。设计方案涉及到天线的以下四部分：设计方案涉及到天线的以下四部分：1 1、辐射单元（对称振子、辐射单元（对称振子 or or 贴片贴片 阵元阵元 ）2 2、反射板（底板）、反射板（底板）3 3、功率分配网络（馈电网络）、功率分配网络（馈电网络）4 4、封装防护（天线罩）、封

13、装防护（天线罩）馈电网络馈电网络天线组成部件天线组成部件二、天线辐射原理二、天线辐射原理振子振子反射板反射板天线罩天线罩京信通信 未来无限延伸一、一、 电磁波传播基础知识电磁波传播基础知识三、三、天线天线主要性能参数主要性能参数二、天线辐射原理二、天线辐射原理四、天线分类四、天线分类三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数无论天线还是其他通信产品，总是在一定的频率范围（频带宽度）内工作，其无论天线还是其他通信产品，总是在一定的频率范围（频带宽度）内工作，其取决于指标的要求。通常情况下，满足指标要求的频率范围即可为天线的工作取决于指标的要求。通常情况下，满足指标要求的频率范围即可为天线的工作频率

14、。频率。一般来说，在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的。一般来说，在工作频带宽度内的各个频率点上，天线性能是有差异的。因此，因此，在相同的指标要求下，工作频带越宽，天线设计难度越大。在相同的指标要求下，工作频带越宽，天线设计难度越大。天线工作频率天线工作频率辐射参数辐射参数主瓣；主瓣；副瓣；副瓣；半功率波束宽度；半功率波束宽度；增益；增益；波束下倾角；波束下倾角；前后比；前后比；交叉极化鉴别率；交叉极化鉴别率；上旁瓣抑制；上旁瓣抑制；下零点填充；下零点填充；天线辐射方向图天线辐射方向图三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数对网络的不同影响程度对网络的不同影响程度天线参数天线参数

15、满足网络覆盖要求的满足网络覆盖要求的基础基础指标指标水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度垂直面波束宽度及电下倾角度前后比前后比增益增益能够提升网络通信质量的辅助指标能够提升网络通信质量的辅助指标交叉极化比交叉极化比上旁瓣抑制上旁瓣抑制对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标下零点填充下零点填充方向图圆度方向图圆度三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网

16、络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：10dB波束宽度120(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB60(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB3dB波束宽度半功率波束宽度：半功率波束宽度：半功率波束宽度：半功率波束宽度：在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密在方向图主瓣范围内，相对最大辐射方向功率密度下降至一半时的角域宽度，也叫度下降至一半时的角域宽度，也叫度下降至一半时的角域宽度，也叫度下降至一半时的角域宽度，也叫3dB3dB3dB3dB波束宽度。波束宽度。波束宽度。波

17、束宽度。水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度水平面的半功率波束宽度叫水平面波束宽度；垂直面的半功率波束宽度叫垂直波束宽度。叫垂直波束宽度。叫垂直波束宽度。叫垂直波束宽度。 三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数水平面波束宽度水平面波束宽度水平面波束宽度水平面波束宽度 每个扇区的天线在最大辐射方向偏离每个扇区的天线在最大辐射方向偏离每个扇区的天线在最大辐射方向偏离每个扇区的天线在最大辐射方向偏离60606060 时到达覆盖边缘，需要切换到相邻时到

18、达覆盖边缘，需要切换到相邻时到达覆盖边缘，需要切换到相邻时到达覆盖边缘，需要切换到相邻扇区工作。在扇区工作。在扇区工作。在扇区工作。在60606060 的切换角域，方向图电平应该有一个合理的下降。电平下降太的切换角域，方向图电平应该有一个合理的下降。电平下降太的切换角域，方向图电平应该有一个合理的下降。电平下降太的切换角域，方向图电平应该有一个合理的下降。电平下降太多时，在切换角域附近容易引起覆盖盲区掉话；电平下降太少时，在切换角域附近多时，在切换角域附近容易引起覆盖盲区掉话；电平下降太少时，在切换角域附近多时，在切换角域附近容易引起覆盖盲区掉话；电平下降太少时，在切换角域附近多时，在切换角域

19、附近容易引起覆盖盲区掉话；电平下降太少时，在切换角域附近覆盖产生重叠，导致相邻扇区干扰增加。覆盖产生重叠，导致相邻扇区干扰增加。覆盖产生重叠，导致相邻扇区干扰增加。覆盖产生重叠，导致相邻扇区干扰增加。三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数 理论仿真和实际应用结果表明：在密集建筑理论仿真和实际应用结果表明：在密集建筑理论仿真和实际应用结果表明：在密集建筑理论仿真和实际应用结果表明：在密集建筑的城区，由于多径反射严重，为了减小相邻扇区的城区，由于多径反射严重，为了减小相邻扇区的城区，由于多径反射严重，为了减小相邻扇区的城区，由于多径反射严重，为了减小相邻扇区之间的相互干扰，在之间的相互干扰，在之

20、间的相互干扰，在之间的相互干扰，在60606060 的电平下降至的电平下降至的电平下降至的电平下降至-10dB-10dB-10dB-10dB左左左左右为好右为好右为好右为好, , , ,反推半功率宽度约为反推半功率宽度约为反推半功率宽度约为反推半功率宽度约为65656565 ；而在空旷的郊；而在空旷的郊；而在空旷的郊；而在空旷的郊区，由于多径反射少，为了确保覆盖良好，在区，由于多径反射少，为了确保覆盖良好，在区，由于多径反射少，为了确保覆盖良好，在区，由于多径反射少，为了确保覆盖良好，在60606060 的电平下降至的电平下降至的电平下降至的电平下降至-6dB -6dB -6dB -6dB 左

21、右为好，反推半功率左右为好，反推半功率左右为好，反推半功率左右为好，反推半功率宽度约为宽度约为宽度约为宽度约为90909090 。 水平面波束宽度、波束偏斜及方向图一致性决定水平面波束宽度、波束偏斜及方向图一致性决定水平面波束宽度、波束偏斜及方向图一致性决定水平面波束宽度、波束偏斜及方向图一致性决定了覆盖区方位向的性能好坏。了覆盖区方位向的性能好坏。了覆盖区方位向的性能好坏。了覆盖区方位向的性能好坏。多径反射传播：多径反射传播：多径反射传播：多径反射传播：P 1/RnP 1/Rnn = 24 n = 24 6060电平设计：电平设计：电平设计：电平设计：-市区市区市区市区 n=33.5n=33

22、.5 910.5dB 910.5dB 下降下降下降下降郊野：郊野：郊野：郊野：n=2n=2 6 6 dB dB 下降下降下降下降水平面波束宽度水平面波束宽度水平面波束宽度水平面波束宽度 三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数波束偏移：波束偏移：波束偏移：波束偏移：最大辐射方向偏离天线法线方向的角度。最大辐射方向偏离天线法线方向的角度。 建议以建议以建议以建议以2 2 2 2 为指标。为指标。为指标。为指标。方向图一致性：方向图一致性：方向图一致性：方向图一致性：表征双极化天线表征双极化天线表征双极化天线表征双极化天线 45极化方向图各角度方向辐射场强的

23、偏极化方向图各角度方向辐射场强的偏极化方向图各角度方向辐射场强的偏极化方向图各角度方向辐射场强的偏差程度差程度差程度差程度 。建议考察。建议考察。建议考察。建议考察60606060 边缘的场强偏差（边缘的场强偏差（边缘的场强偏差（边缘的场强偏差（3dB3dB3dB3dB为指标）或者为指标）或者为指标）或者为指标）或者3dB3dB3dB3dB点的角度差点的角度差点的角度差点的角度差（2 2 2 2 为指标）。为指标）。为指标）。为指标）。波束偏移较大，方向图一致波束偏移较大，方向图一致性较差时，会使覆盖区距离性较差时，会使覆盖区距离向相邻扇区的交叠区域发生向相邻扇区的交叠区域发生变化，对距离向覆

24、盖带来不变化，对距离向覆盖带来不利影响。利影响。65 6 65 6 0.5dB ?0.5dB ? 1dB 1dB 6060对网络的不同影响程度对网络的不同影响程度天线参数天线参数满足网络覆盖要求的基础指标满足网络覆盖要求的基础指标水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度垂直面波束宽度及电下倾角度前后比前后比增益增益能够提升网络通信质量的辅助指标能够提升网络通信质量的辅助指标交叉极化比交叉极化比上旁瓣抑制上旁瓣抑制对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标下零点填充下零点填

25、充方向图圆度方向图圆度三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：垂直面垂直面垂直面垂直面波束宽度波束宽度波束宽度波束宽度及及及及电下倾角精度电下倾角精度：决定了网络覆盖区中距离向性能的决定了网络覆盖区中距离向性能的决定了网络覆盖区中距离向性能的决定了网络覆盖区中距离向性能的好坏。好坏。好坏。好坏。 观察图观察图观察图观察图 3-13-13-13-1的垂直面方向图。波束应该适当下倾，下倾角度最好使得最大辐的垂

26、直面方向图。波束应该适当下倾，下倾角度最好使得最大辐的垂直面方向图。波束应该适当下倾，下倾角度最好使得最大辐的垂直面方向图。波束应该适当下倾，下倾角度最好使得最大辐射指向图射指向图射指向图射指向图3-1 3-1 3-1 3-1 中目标服务区的边缘。如果下倾太多（黄色），服务区远端的覆盖中目标服务区的边缘。如果下倾太多（黄色），服务区远端的覆盖中目标服务区的边缘。如果下倾太多（黄色），服务区远端的覆盖中目标服务区的边缘。如果下倾太多（黄色），服务区远端的覆盖电平会急剧下降；如果下倾太少，覆盖在服务区外，且产生同频干扰问题。电平会急剧下降；如果下倾太少，覆盖在服务区外，且产生同频干扰问题。电平会急

27、剧下降；如果下倾太少，覆盖在服务区外，且产生同频干扰问题。电平会急剧下降；如果下倾太少，覆盖在服务区外，且产生同频干扰问题。三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数图图 3-1 3-1 垂直面波束下倾角的设置垂直面波束下倾角的设置电下倾角度：电下倾角度：电下倾角度：电下倾角度：最大辐射指向与天线法线的夹角。最大辐射指向与天线法线的夹角。最大辐射指向与天线法线的夹角。最大辐射指向与天线法线的夹角。三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数夹角夹角法线方向法线方向最大辐射方向最大辐射方向? ?6.56.5991212+/-1+/-1对网络的不同影响程度对网络的不同影响程度天线参数天线参数满足网络覆盖

28、要求的基础指标满足网络覆盖要求的基础指标水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度垂直面波束宽度及电下倾角度前后比前后比增益增益能够提升网络通信质量的辅助指标能够提升网络通信质量的辅助指标交叉极化比交叉极化比上旁瓣抑制上旁瓣抑制对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标下零点填充下零点填充方向图圆度方向图圆度三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程

29、度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：前后比前后比前后比前后比 30 ? 25dB ? 25dB ? 25dB ? 25dB ？ +/-2dB ?+/-2dB ?+/-2dB ?+/-2dB ? 抑制同频干扰或导频污染的重要指标抑制同频干扰或导频污染的重要指标抑制同频干扰或导频污染的重要指标抑制同频干扰或导频污染的重要指标 通常通常通常通常仅需考察水平面方向图仅需考察水平面方向图仅需考察水平面方向图仅需考察水平面方向图(?)(?)(?)(?)的前后比的前后比的前后比的前后比, , , ,并特指后向并特指后向并特指后向并特指后向3030范围内范围内(?)(?)的最差值的

30、最差值。 前后比指标越差，后向辐射就越大，对该天前后比指标越差，后向辐射就越大，对该天前后比指标越差，后向辐射就越大，对该天前后比指标越差，后向辐射就越大，对该天 线后面的覆盖小区造成干扰的可能性就越大。线后面的覆盖小区造成干扰的可能性就越大。线后面的覆盖小区造成干扰的可能性就越大。线后面的覆盖小区造成干扰的可能性就越大。 特殊应用中才会特殊应用中才会特殊应用中才会特殊应用中才会考察垂直面方向考察垂直面方向考察垂直面方向考察垂直面方向图的前后比，图的前后比，图的前后比，图的前后比， 比如基站背向区域有超高层建筑物。比如基站背向区域有超高层建筑物。比如基站背向区域有超高层建筑物。比如基站背向区域

31、有超高层建筑物。后向功率后向功率前向功率前向功率三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数对网络的不同影响程度对网络的不同影响程度天线参数天线参数满足网络覆盖要求的基础指标满足网络覆盖要求的基础指标水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度垂直面波束宽度及电下倾角度前后比前后比增益增益能够提升网络通信质量的辅助指标能够提升网络通信质量的辅助指标交叉极化比交叉极化比上旁瓣抑制上旁瓣抑制对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标下零点填充下零点填充方向图圆度方向图圆度三、天线主要

32、性能参数三、天线主要性能参数根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：P1P1天线天线天线天线理想辐射单元理想辐射单元理想辐射单元理想辐射单元P2P2G = 10log(P1/P2)G = 10log(P1/P2)P0P0系指天线在某一规定方向上的辐射功率通量密度与参考天线（通常采用理想系指天线在某一规定方向上的辐射功率通量密度与参考天线（通常采用理想系指天线在某一规定方向上的辐射功率通量密度与参考天线（通常采用理想系指天线在某一规定方向上的辐射

33、功率通量密度与参考天线（通常采用理想点源）在相同输入功率时最大辐射功率通量密度的比值。点源）在相同输入功率时最大辐射功率通量密度的比值。点源）在相同输入功率时最大辐射功率通量密度的比值。点源）在相同输入功率时最大辐射功率通量密度的比值。天线增益天线增益天线增益天线增益三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数37天线增益、方向图和天线尺寸之关系天线增益、方向图和天线尺寸之关系天线增益、方向图和天线尺寸之关系天线增益、方向图和天线尺寸之关系天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线重要的参数之一。线重要的参

34、数之一。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣波瓣越窄。越窄。增益越高，天线长度越长。增益越高，天线长度越长。三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数增益：增益：增益：增益：影响覆盖距离指标影响覆盖距离指标影响覆盖距离指标影响覆盖距离指标 合理选择增益！合理选择增益！合理选择增益！合理选择增益！提高天线增益，覆盖的距离增大，但同时会压窄波束宽度，导致覆盖的均匀性变差。天线增益提高天线增益，覆盖的距离增大，但同时会压窄波束宽度，导致覆盖的均匀性变差。天线增益提高天线增益，覆盖的距离增大，但同时会压窄波束宽度，导致覆盖的均匀性变差。天线增益提高天线增益，覆

35、盖的距离增大，但同时会压窄波束宽度，导致覆盖的均匀性变差。天线增益的选取应以波束和目标区相配为前提，为了提高增益而过分压窄垂直面波束宽度是不可取的，的选取应以波束和目标区相配为前提，为了提高增益而过分压窄垂直面波束宽度是不可取的，的选取应以波束和目标区相配为前提，为了提高增益而过分压窄垂直面波束宽度是不可取的，的选取应以波束和目标区相配为前提，为了提高增益而过分压窄垂直面波束宽度是不可取的，只有通过优化方案，实现服务区外电平快速下降、压低旁瓣和后瓣，降低交叉极化电平，采用只有通过优化方案，实现服务区外电平快速下降、压低旁瓣和后瓣，降低交叉极化电平，采用只有通过优化方案，实现服务区外电平快速下降

36、、压低旁瓣和后瓣，降低交叉极化电平，采用只有通过优化方案，实现服务区外电平快速下降、压低旁瓣和后瓣，降低交叉极化电平，采用低损耗、无表面波寄生辐射、低低损耗、无表面波寄生辐射、低低损耗、无表面波寄生辐射、低低损耗、无表面波寄生辐射、低VSWRVSWRVSWRVSWR的馈电网络等途径来提高天线增益才是正确的。的馈电网络等途径来提高天线增益才是正确的。的馈电网络等途径来提高天线增益才是正确的。的馈电网络等途径来提高天线增益才是正确的。 三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数高增益天线垂直方向图低增益天线垂直方向图对网络的不同影响程度对网络的不同影响程度天线参数天线参数满足网络覆盖要求的基础指标满

37、足网络覆盖要求的基础指标水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度垂直面波束宽度及电下倾角度前后比前后比增益增益能够提升网络通信质量的辅助指标能够提升网络通信质量的辅助指标交叉极化比交叉极化比上旁瓣抑制上旁瓣抑制对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标零点填充零点填充方向图圆度方向图圆度三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据

38、天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：交叉极化比交叉极化比交叉极化比交叉极化比: : : :极化分集效果优劣的指标极化分集效果优劣的指标极化分集效果优劣的指标极化分集效果优劣的指标 为了获得良好的上行分集增益，要求双极化天线应该具有良好的正交极化特性，即在为了获得良好的上行分集增益，要求双极化天线应该具有良好的正交极化特性，即在6060 的扇形服务区内，交叉极化方向图电平应该比相应角度上的主极化电平有明显的降的扇形服务区内，交叉极化方向图电平应该比相应角度上的主极化电平有明显的降低，其差别（交叉极化比）在最大辐射方向应大低，其差别（交叉极化比）在最大辐射方向应大15dB15dB，在，在6

39、060 内应大于内应大于10dB10dB，最低门槛最低门槛也应该大于也应该大于7dB7dB，如图所示。如此，才可以认为两个极化接收到的信号互不相关。，如图所示。如此，才可以认为两个极化接收到的信号互不相关。三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数对网络的不同影响程度对网络的不同影响程度天线参数天线参数满足网络覆盖要求的基础指标满足网络覆盖要求的基础指标水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性水平面波束宽度、波束偏移及方向图一致性垂直面波束宽度及电下倾角度垂直面波束宽度及电下倾角度前后比前后比增益增益能够提升网络通信质量的辅助指标能够提升网络通信质量的辅助指标交叉极化比交叉极化比上旁瓣抑制上旁瓣抑

40、制对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标对网络性能有影响的辅助指标零点填充零点填充方向图圆度方向图圆度三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：根据天线辐射参数对网络性能影响程度，可分类如下：副瓣抑制副瓣抑制副瓣抑制副瓣抑制 第一副瓣？第一副瓣？第一副瓣？第一副瓣？ 30303030度内副瓣？度内副瓣？度内副瓣？度内副瓣？ 上侧栅瓣？上侧栅瓣？上侧栅瓣？上侧栅瓣？ 16dB16dB16dB16dB？ 抑制同频干扰或

41、导频污染的辅助指标抑制同频干扰或导频污染的辅助指标抑制同频干扰或导频污染的辅助指标抑制同频干扰或导频污染的辅助指标 对于城区建筑物密集的应用场景，一方面因通信容量大要求缩小蜂窝，另一方面因对于城区建筑物密集的应用场景，一方面因通信容量大要求缩小蜂窝，另一方面因楼房遮挡和多径反射，难以实现大距离覆盖。通常采用增益楼房遮挡和多径反射，难以实现大距离覆盖。通常采用增益1315dBi1315dBi的低增益天线，的低增益天线，大下倾角做微蜂窝覆盖，从而，主波束的上侧第一、二旁瓣指向前方同频小区的可大下倾角做微蜂窝覆盖，从而，主波束的上侧第一、二旁瓣指向前方同频小区的可能性很大，这就要求在设计天线时，设法

42、对上旁瓣进行抑制，从而降低干扰。能性很大，这就要求在设计天线时，设法对上旁瓣进行抑制，从而降低干扰。三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数dy=0.77 。=-25= -k dy sin= -k dy sin。=117/ 2。= +61 （28dB? 28dB? 驻波告警！驻波告警！10001000mW (mW (即即 1 1W)W)1 1mWmW该例子中，隔离度为：10log(1000mW/1mW) = 30dB三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数三阶交调三阶交调三阶交调三阶交调 确保天线发射的交调干扰不影响接收机的灵敏度确保天线发射的交调干扰不影响接收机的灵敏度 -107dBm ?-

43、107dBm ? 在全频段内考察在全频段内考察PIM3PIM3，取最大值为指标。取最大值为指标。 可通过交调指标反映供应商天线产品的综合水平，特别是物料生产及装配过程的可通过交调指标反映供应商天线产品的综合水平，特别是物料生产及装配过程的 质量控制能力。质量控制能力。三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数互调干扰的必要条件：足够强的互调信号电平互调干扰的必要条件：足够强的互调信号电平+ +能够落入到系统接收频带能够落入到系统接收频带移动通信系移动通信系统统下行频段下行频段Tx(MHz)Tx(MHz)上行频段上行频段Rx(MHz)Rx(MHz)三阶交调频段三阶交调频段(MHz)(MHz)五阶交

44、调频段五阶交调频段(MHz)(MHz)结论结论移动移动EGSM900EGSM900930-935930-935885-890885-890925940925940920945920945三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到RxRx频段频段移动移动GSM900GSM900935954935954890909890909916973916973897992897992三阶不落入到三阶不落入到RxRx频段，频段，五阶落入到自身五阶落入到自身Rx Rx 的的897909897909频段和联频段和联通通GSM900 Rx GSM900 Rx 的的909915909915频段频段联通联通GSM900G

45、SM900954960954960909915909915948966948966942972942972三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到RxRx频段频段电信电信CDMA800CDMA800870880870880825835825835860890860890850900850900三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到RxRx频段频段三阶落入到移动三阶落入到移动EGSM900 Rx EGSM900 Rx 的的885890885890频段；频段；五阶落入到移动五阶落入到移动EGSM900 Rx EGSM900 Rx 的的885890885890频段和移动频段和移动GSM900 Rx

46、 GSM900 Rx 的的890900890900频段频段移动移动GSM1800GSM18001805182518051825 171017301710173017851845178518451765186517651865三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到RxRx频段频段联通联通GSM1800GSM18001840185018401850 174517551745175518301860183018601820187018201870三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到RxRx频段频段联通联通WCDMAWCDMA2130214521302145 194019551940195521

47、152160211521602100217521002175三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到RxRx频段频段电信电信CDMA2000CDMA20002110212521102125 192019351920193520952140209521402080215520802155三阶、五阶都不落入到三阶、五阶都不落入到RxRx频段频段三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数天线主要参数计量单位天线主要参数计量单位天线主要参数计量单位天线主要参数计量单位 天线参数天线参数计量单位计量单位波束宽度、电下倾角、波束偏移波束宽度、电下倾角、波束偏移（度）增

48、益增益dBi、dBd方向图一致性、交叉极化比、前后比、方向图一致性、交叉极化比、前后比、上旁瓣抑制、零点填充、隔离度上旁瓣抑制、零点填充、隔离度dB三阶交调三阶交调dBm、dBc三、天线主要性能参数三、天线主要性能参数计量单位说明计量单位说明计量单位说明计量单位说明 1、dB相对值，表征两个量的相对大小关系，如相对值，表征两个量的相对大小关系，如A的功率比的功率比B的功率大或小的功率大或小多少个多少个dB时，可按时，可按10log(A功率值功率值/B功率值）计算。功率值）计算。举例：A功率值为2W，B功率值为1W，即A相比B多了一倍，换算成dB单位为：10log(2W/1W) 3dB2、dBm

49、 dBc表征功率绝对值的量，也可认为是以表征功率绝对值的量，也可认为是以1mw功率为基准的一个比值，计算为：功率为基准的一个比值，计算为：10log(功率值功率值/1mw)。举例：功率值为10w，换算成dBm为10log(10w/1mw)=40dBm。3、dBi及及dBd均表征天线增益的量，也是一个相对值，与均表征天线增益的量，也是一个相对值，与dB类似，只是类似，只是dBi及及dBd有固定的参考有固定的参考基准：基准：dBi的参考基准为全方向性理想点源，的参考基准为全方向性理想点源，dBd的参考基准为半波振子。的参考基准为半波振子。举例：0dBd=2.15dBi。京信通信 未来无限延伸一、一

50、、 电磁波传播基础知识电磁波传播基础知识三、三、天线天线主要性能参数主要性能参数二、天线辐射原理二、天线辐射原理四、天线分类四、天线分类1 1、单频天线、单频天线2 2、双频天线、双频天线3 3、多频天线、多频天线四、天线分类四、天线分类按集采招标类型分按集采招标类型分按集采招标类型分按集采招标类型分1 1、全向天线、全向天线2 2、定向单极化天线、定向单极化天线3 3、定向双极化天线、定向双极化天线4 4、电调天线、电调天线按天线频段系统分按天线频段系统分按天线频段系统分按天线频段系统分全向天线，指天线的辐射在水平面上全向天线，指天线的辐射在水平面上360360均匀辐射，也均匀辐射，也就是平

51、常所说的无方向性，在垂直面上表现为有一定宽度就是平常所说的无方向性，在垂直面上表现为有一定宽度的波束。的波束。全向天线一般用在话务量极低的农村或郊野某些较空旷的全向天线一般用在话务量极低的农村或郊野某些较空旷的场合，一般采用全向场合，一般采用全向11dBi11dBi天线。天线。 水平面水平面 垂直面垂直面全向天线全向天线全向天线全向天线四、天线分类四、天线分类定向定向定向定向单极化天线单极化天线单极化天线单极化天线定向单极化天线是一种在空间特定方向上具有比其它方向上能更有定向单极化天线是一种在空间特定方向上具有比其它方向上能更有效地发射或接收电磁波强度的天线。单极化天线进行空间分集时，效地发射

52、或接收电磁波强度的天线。单极化天线进行空间分集时，一个扇区需要安装需要两幅天线，一副只用于发射，接收时两副同一个扇区需要安装需要两幅天线，一副只用于发射，接收时两副同时工作。为保证分集接收效果，两副天线在安装时需平行且在同一时工作。为保证分集接收效果，两副天线在安装时需平行且在同一平面上。平面上。定向单极化一般也应用于较空旷的区域，以保证空间分集接收获得定向单极化一般也应用于较空旷的区域，以保证空间分集接收获得良好的效果。良好的效果。四、天线分类四、天线分类 水平面水平面 垂直面垂直面双极化天线内部采用双极化天线内部采用4 45 5度极化，有两个射频端口，实际使用时度极化，有两个射频端口，实际

53、使用时一端口用于接收和发送，另一个端口仅接收，利用极化分集的原一端口用于接收和发送，另一个端口仅接收，利用极化分集的原理，每个扇区只需布置一副双极化天线即可。理，每个扇区只需布置一副双极化天线即可。由于双极化天线在城区应用可以获得良好的极化分集效果，且选由于双极化天线在城区应用可以获得良好的极化分集效果，且选址和安装较空间分集天线更为简单，已成为城区建站的主要应用址和安装较空间分集天线更为简单，已成为城区建站的主要应用类型。类型。定向双极化定向双极化定向双极化定向双极化天线天线天线天线四、天线分类四、天线分类 水平面水平面 电调天线即天线下倾角可以电子调节。电调天线即天线下倾角可以电子调节。电

54、调天线电调天线电调天线电调天线四、天线分类四、天线分类电调天线是利用安装于天线内部的电调天线是利用安装于天线内部的移相器移相器改变各辐射单元的相位从而实现下改变各辐射单元的相位从而实现下倾角的调节，天线本体在调节过程中并不发生任何位置上的变化，并且可实倾角的调节，天线本体在调节过程中并不发生任何位置上的变化，并且可实现塔下调节下倾角。现塔下调节下倾角。四、天线分类四、天线分类1 12 23 35 54 4电调天线电调天线电调天线电调天线四、天线分类四、天线分类在繁华的密集城区，多径反射在繁华的密集城区，多径反射复杂，且频率复用规划的站址复杂，且频率复用规划的站址间相互制约、相互干扰严重。间相互

55、制约、相互干扰严重。同时，某些场景的话务量变化同时，某些场景的话务量变化复杂，比如一天中白天和夜晚复杂，比如一天中白天和夜晚的话务量来自不同的局部区域，的话务量来自不同的局部区域，或者平时和节假日的话务量来或者平时和节假日的话务量来自不同的局部区域等等。要平自不同的局部区域等等。要平衡和解决这些矛盾的较好办法衡和解决这些矛盾的较好办法是采用是采用连续电调基站天线连续电调基站天线。可。可以灵活和快速地改变波束的指以灵活和快速地改变波束的指向，从而可以根据覆盖效果的向，从而可以根据覆盖效果的变化或者路测场强等手段最优变化或者路测场强等手段最优地设置出波束的下倾角度。地设置出波束的下倾角度。电调天线

56、电调天线电调天线电调天线四、天线分类四、天线分类四、天线分类四、天线分类按天线频段系统分：按天线频段系统分：1=21=31=4单频天线单频天线双频天线双频天线三频天线三频天线四频天线四频天线多系统共用天线可实现多个系统共用一副天线发射和接收，有效解决站点多系统共用天线可实现多个系统共用一副天线发射和接收，有效解决站点选址难、天面资源紧张、系统扩容难等问题。选址难、天面资源紧张、系统扩容难等问题。嵌套式：嵌套式：高频阵高频阵子嵌套于低频阵子子嵌套于低频阵子内部，天线尺寸与内部，天线尺寸与900M900M尺寸相当。尺寸相当。四、天线分类四、天线分类多频天线振子排列方式多频天线振子排列方式多频天线振子排列方式多频天线振子排列方式分布式：分布式：频段相近的振子尺寸相频段相近的振子尺寸相差不大，无法进行嵌套，不同系差不大，无法进行嵌套，不同系统振子可采用左右或上下布放的统振子可采用左右或上下布放的方式。方式。如如18001800和和WCDMAWCDMA共用天线。共用天线。四、天线分类四、天线分类3G电调调测端口2G电调调测端口多频天线融合电调技术，各系统均可实现下倾角独立可调，方便进行多频天线融合电调技术，各系统均可实现下倾角独立可调，方便进行网络优化。网络优化。谢谢 谢！谢！知识回顾知识回顾Knowledge Knowledge ReviewReview