天線相關(guān)知識(shí)

1、天線相關(guān)知識(shí)天線相關(guān)知識(shí)中郵建技術(shù)有限公司第十分公司中郵建技術(shù)有限公司第十分公司徐鑫勤徐鑫勤天線定義能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來(lái)的電磁波的裝置。天線作用：能量轉(zhuǎn)換，發(fā)射時(shí)把導(dǎo)線上的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波，接收時(shí)把接收到的電磁波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)天線是一個(gè)無(wú)源器件需要能（電）源的器件叫有源器件，不需要能（電）源的器件就是無(wú)源器件1、天線基礎(chǔ)知識(shí)2、天線技術(shù)3、天線選型4、天線下傾角規(guī)劃5、天線安裝天線基礎(chǔ)知識(shí)1、增益2、方向圖3、極化方式4、天線其他技術(shù)指標(biāo)5、天線分類增益單位：dBi、dBddBi：表示天線相對(duì)于理想點(diǎn)源的天線參考值（增益）dBd：表示天線相對(duì)于半

2、波振子的天線參考值（增益）從表示方式上來(lái)看，用dBi表示的天線增益值比用dBd表示的增益值大，dBi與dBd之間關(guān)系如下：dBi=2.15+dBd（12.15dBi=10dBd）天線增益只是將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。天線的增益由振子疊加而產(chǎn)生。增益越高，天線長(zhǎng)度越長(zhǎng)。天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄理想點(diǎn)源波瓣圖：在整個(gè)空間內(nèi)，距離輻射點(diǎn)距離相同的各點(diǎn)上，接收到輻射點(diǎn)功率相同。半波振子結(jié)構(gòu)：兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)、全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)的振子，稱半波對(duì)稱振子。半波振子是天線的最小輻射單元。半波振子的方向圖就像一個(gè)壓扁的輪胎，方向

3、在水平方向上集中。將“輪胎”壓扁，信號(hào)就越集中，增益就越高，天線尺寸就越大。 更直觀的顯示dBi與dBd之間的關(guān)系：天線增益的幾個(gè)要點(diǎn)：天線是無(wú)源器件，不能產(chǎn)生能量。天線增益只是將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。天線的增益由振子疊加而產(chǎn)生。增益越高，天線長(zhǎng)度越長(zhǎng)。天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。方向圖：方向圖是方向性函數(shù)的圖形表示，它可以形象描繪天線輻射特性隨著空間方向坐標(biāo)的變化關(guān)系。定向天線的方向圖：半功率點(diǎn)波瓣寬度：指功率從最大值下降3dB的夾角，也是天線的波瓣寬度/3dB角前后比，主瓣最大值與后瓣最大值之比極化方式天線的極化方式有水平極化、垂直極化、45極

4、化電磁波是由不斷變化的磁場(chǎng)與電場(chǎng)組成，磁場(chǎng)與電場(chǎng)的方向相互垂直，電場(chǎng)方向就是電磁波的極化方向。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面時(shí)，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行于地面時(shí)，此電波就稱為水平極化波垂直方式垂直方式水平方式水平方式+ 45+ 45斜角斜角- 45- 45斜角斜角其他技術(shù)指標(biāo)：1、駐波比（VSWR）：為傳輸線上的電壓最大值與電壓最小值之比，表示天線的輸入阻抗與特性阻抗的匹配程度。Z1表示輸入阻抗，Z0表示特性阻抗反射系數(shù)s=|（Z1-Z0）/（Z1+Z0）|VSWR=（1+s）/（1-s）在工程中輸入阻抗與特性阻抗不可能完全匹配，反射信號(hào)肯定會(huì)存在，反射系數(shù)越低對(duì)系統(tǒng)影響越小，駐波

5、的最低極限值為1，后引申表示整個(gè)天饋系統(tǒng)的匹配程度。駐波比合理值范圍：11.52、前后比天線的后向18030以內(nèi)的副瓣電平與最大波束之差，用正值表示。一般天線的前后比在1845dB之間對(duì)于密集市區(qū)要積極采用前后比大的天線，如如40dB3、隔離度對(duì)于多端口天線，如雙極化天線、雙頻段雙極化天線，收發(fā)共用時(shí)端口之間的隔離度應(yīng)大于30dB4、 三防能力基站天線必須具備三防能力，即：防潮、防鹽霧、防霉菌防潮、防鹽霧、防霉菌。對(duì)于基站全向天線必須允許天線倒置安裝，同時(shí)滿足三防要求5、零點(diǎn)填充天線分類：從工作性質(zhì)來(lái)分：發(fā)射天線、接收天線、收發(fā)共用天線從方向性來(lái)分：全向天線、定向天線從外觀上分：板狀天線、鞭狀

6、天線、吸頂天線（室分蘑菇頭）、環(huán)形天線、八木天線。從極化方式來(lái)分：線極化天線、圓極化天線、橢圓極化天線，線極化又分為：垂直極化天線、水平極化天線、雙極化天線垂直極化天線、水平極化天線、雙極化天線從工作頻段來(lái)分：窄頻帶天線、寬頻帶天線和超寬頻帶天線從天線增益來(lái)分：高增益天線、低增益天線分集：在若干個(gè)支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有同一消息的信號(hào)，然后通過合并技術(shù)再將各個(gè)支路信號(hào)合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率天線是無(wú)源器件，不會(huì)產(chǎn)生干擾分集分類：顯分集、隱分集；顯分集又分為基站顯分集、一般顯分集基站顯分集：接收端位于不同基站，然后進(jìn)行各支路信號(hào)合并一般顯分集：空間分集、頻率分集

7、、極化分集、空間分集、頻率分集、極化分集、角度分集、時(shí)間分集角度分集、時(shí)間分集和場(chǎng)分量分集分集作用：抗衰落、獲得分集接收增益主要介紹一般顯分集的集中分集方式空間分集：一個(gè)基站多個(gè)接收天線接收同一信號(hào)，常見的空間分集天線由兩副（收/發(fā)，收）或者三副（收，發(fā)，收）天線組成時(shí)間分集：同一信號(hào)在不同的時(shí)間區(qū)間多次重發(fā)只要各次發(fā)送的時(shí)間間隔足夠大，接收機(jī)將重復(fù)收到的同一信號(hào)進(jìn)行合并角度分集：電磁波通過幾個(gè)不同路徑，并以不同角度到達(dá)接收端，而接收端利用多個(gè)方向性尖銳的接收天線分離出不同方向來(lái)的信號(hào)，由于這些分量具有相互獨(dú)立的衰落，因而實(shí)現(xiàn)角度分集極化分集：發(fā)送端和接收端可以用兩個(gè)位置很近但為不同極化的天線

8、分別發(fā)送和接收信號(hào)，以獲得分集效果（雙極化天線）頻率分集：用兩個(gè)以上不同的頻率傳輸同一信息，以實(shí)現(xiàn)頻率分集（GSM系統(tǒng)用的跳頻）波束賦形：基于天線陣列的信號(hào)預(yù)處理技術(shù)，波束賦形通過調(diào)整天線陣列中每個(gè)陣元的加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生具有指向性的波束，從而能夠獲得明顯的陣列增益（天線陣子的相位調(diào)整，某一方向上的疊加），智能天線技術(shù)的前身。覆蓋邊緣的TM7智能天線：智能天線指的是帶有可以判定信號(hào)的空間信息（比如傳播方向）和跟蹤、定位信號(hào)源的智能算法，并且可以根據(jù)此信息，進(jìn)行空域?yàn)V波的天線陣列。作用：提高無(wú)線資源利用率、提高容量、降干擾、提高通話質(zhì)量、降低能耗（手機(jī)、基站）。分為多波束智能天線與自適應(yīng)陣列智能天線，

9、簡(jiǎn)稱多波束天線和自適應(yīng)陣列天線自適應(yīng)陣列天線天線選型1、天線應(yīng)用原則2、各種無(wú)線環(huán)境下的天線選擇原則根據(jù)地形或話務(wù)量的分布可以把天線使用的環(huán)境分為7種類型：密集城區(qū)、一般城區(qū)/郊區(qū)、農(nóng)村、公路/鐵路、隧道密集城區(qū)基站選型：應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：基站分布較密，要求單基站覆蓋范圍小，希望盡量減少越區(qū)覆蓋的現(xiàn)象，減少基站之間的干擾提高頻率復(fù)用率。天線選用原則：極化方式選擇：由于市區(qū)基站站址選擇困難，天線安裝空間受限，建議選用雙極化天線；方向圖的選擇：在市區(qū)主要考慮提高頻率復(fù)用度，因此一般選用定向天線； 半功率波束寬度的選擇：為了能更好地控制小區(qū)的覆蓋范圍來(lái)抑制干擾，市區(qū)天線水平半功率波束寬度選6065度天線

10、增益的選擇：由于市區(qū)基站一般不要求大范圍的覆蓋距離，因此建議選用中等增益的天線。建議市區(qū)天線增益選用15-18dBi增益的天線。若市區(qū)內(nèi)用作補(bǔ)盲的微蜂窩天線增益可選擇更低的天線；下傾方式的選擇：由于市區(qū)的天線傾角調(diào)整相對(duì)頻繁，且有的天線需要設(shè)置較大的傾角，而機(jī)械下傾不利于干擾控制，所以建議選用預(yù)置固定下傾角天線或可調(diào)電下傾天線中高增益、中等波束寬度、可調(diào)機(jī)械下傾角、中高增益、中等波束寬度、可調(diào)機(jī)械下傾角、預(yù)置下傾或可調(diào)電下傾、雙極化定向天線預(yù)置下傾或可調(diào)電下傾、雙極化定向天線一般城區(qū)/郊區(qū)基站選型：應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：基站分布一般，話務(wù)量一般，要求覆蓋范圍遠(yuǎn)近可調(diào)，這時(shí)應(yīng)結(jié)合基站周圍需覆蓋的區(qū)域來(lái)考

11、慮天線的選型。天線選用原則： 方向圖選擇：一般情況下，應(yīng)當(dāng)采用水平面半功率波束寬度為65 、90 水平波束寬度的定向天線；天線增益的選擇：視覆蓋要求選擇天線增益，建議在郊區(qū)農(nóng)村地區(qū)選擇較高增益（17-20dBi）的定向天線下傾方式的選擇：在郊區(qū)對(duì)天線的下傾調(diào)整視周邊環(huán)境而定，建議選用機(jī)械下傾天線+預(yù)置下傾或可調(diào)電下傾；較高增益、中等波束寬度、可調(diào)機(jī)械下傾角、較高增益、中等波束寬度、可調(diào)機(jī)械下傾角、預(yù)置下傾或可調(diào)電下傾（可選）、雙極化定預(yù)置下傾或可調(diào)電下傾（可選）、雙極化定向天線向天線農(nóng)村基站原則：應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：基站分布稀疏，話務(wù)量較小，要求廣覆蓋。有的地方周圍只有一個(gè)基站，覆蓋成為最為關(guān)注的對(duì)

12、象，這時(shí)應(yīng)結(jié)合基站周圍需覆蓋的區(qū)域來(lái)考慮天線的選型。天線選用原則：方向圖選擇：一般情況下，應(yīng)當(dāng)采用水平面半功率波束寬度為90 或者更寬水平波束寬度的定向天線或者全向天線；天線增益的選擇：建議在郊區(qū)農(nóng)村地區(qū)選擇高增益（20dBi以上）的定向天線或912dBi的全向天線下傾方式的選擇：在郊區(qū)農(nóng)村地區(qū)對(duì)天線的下傾調(diào)整不多，其下傾角的調(diào)整范圍及特性要求不高，建議選用機(jī)械下傾天線；同時(shí)，天線掛高在50米以上且近端有覆蓋要求時(shí)，可以優(yōu)先選用零點(diǎn)填充的天線來(lái)避免塔下黑問題高增益、大波束寬度、可用全向天線高增益、大波束寬度、可用全向天線公路/鐵路覆蓋基站天線選擇：應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：該環(huán)境下話務(wù)量低、用戶高速移動(dòng)、

13、分布區(qū)域狹窄。此時(shí)重點(diǎn)解決的是覆蓋問題。一般來(lái)說它要實(shí)現(xiàn)的是帶狀覆蓋，故公路的覆蓋多采用雙向小區(qū)方向圖的選擇：在以覆蓋鐵路、公路沿線為目標(biāo)的基站，可以采用窄波束高增益的定向天線，如33左右?？筛鶕?jù)布站點(diǎn)的道路局部地形起伏和拐彎等因素來(lái)靈活選擇天線形式；天線增益的選擇，定向天線增益可選18dBi22dBi的天線前后比：由于公路覆蓋大多數(shù)用戶都是快速移動(dòng)用戶，所以為保證切換的正常進(jìn)行，定向天線的前后比不宜太高。高增益、窄波束、大前后比、雙極化高增益、窄波束、大前后比、雙極化/垂直極化、定垂直極化、定向天線向天線隧道覆蓋基站天線選擇：低增益、窄波束、定向天線低增益、窄波束、定向天線泄露電纜（多彎道泄露電纜（多彎道/超過超過2KM）天線下傾角規(guī)劃1、天線下傾角設(shè)計(jì)2、實(shí)際運(yùn)用天線下傾角設(shè)計(jì)需要考慮的因素：天線的高度、方位角、增益、垂直半功率角，以及期望小區(qū)覆蓋范圍天線增益較小時(shí)，天線的垂直半功率角和水平半功率角通常較大；而當(dāng)天線增益較高時(shí)，天線的垂直半功率角和水平半功率角通常較小天線主瓣波束與水平面之間的關(guān)系：在天線高度和傾角一定時(shí)，覆蓋距離與天線的垂直波束寬度間的關(guān)系。垂直波束寬度越小，覆蓋距離越小。垂直波束寬度小的天線可以更好地控制越區(qū)覆蓋常見天線在常用高度下的天線下傾角