《GSMR相關知識天線》ppt課件

1、一一 挪動基站天線的有關概念挪動基站天線的有關概念1 1、無線電波的根本知識、無線電波的根本知識 2 2、超短波的傳播、超短波的傳播 3 3、天線輻射電磁波的根本原理、天線輻射電磁波的根本原理 4 4、關于傳輸線的幾個根本概念、關于傳輸線的幾個根本概念 5 5、典型的挪動基站天線技術目的綜述、典型的挪動基站天線技術目的綜述 6 6、通訊間隔方程、通訊間隔方程 7 7、基站天饋系統(tǒng)、基站天饋系統(tǒng) 8 8、拋物面天線簡介、拋物面天線簡介 無線電波無線電波 什么叫無線電波？無線電波是一種能量傳輸方式，什么叫無線電波？無線電波是一種能量傳輸方式，在傳播過程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時在傳播過

2、程中，電場和磁場在空間是相互垂直的，同時這兩者又都垂直于傳播方向。這兩者又都垂直于傳播方向。 無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質有關。無無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質有關。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用線電波在真空中的傳播速度等于光速。我們用公里秒表示。在媒質中的傳播速度為：公里秒表示。在媒質中的傳播速度為：/，式中式中為傳播媒質的相對介電常數(shù)?？諝獾南鄬殡姵?shù)與真為傳播媒質的相對介電常數(shù)?？諝獾南鄬殡姵?shù)與真空的相對介電常數(shù)很接近，略大于。空的相對介電常數(shù)很接近，略大于。無線電波有點象一個池塘上的波紋，在傳播時波會減弱。無線電波有點象一個池塘上的波紋，在傳

3、播時波會減弱。 因此，無線電波在空因此，無線電波在空氣中的傳播速度略小于光速氣中的傳播速度略小于光速，通常我們就以為它等于光，通常我們就以為它等于光速。速。電磁波的傳播電磁波的傳播電場電場電場電場電場電場振子振子電波傳輸方向電波傳輸方向磁場磁場磁場磁場 可用式可用式 / / 表示。表示。 式中，為速度，單位為米式中，為速度，單位為米/ /秒；秒； 為頻率，單位為赫芝；為頻率，單位為赫芝；為波長，單位為米。為波長，單位為米。 由上述關系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒由上述關系式不難看出，同一頻率的無線電波在不同的媒質中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。質中傳播時，速度是不同的，因

4、此波長也不一樣。 我們通常運用的聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜其相對介我們通常運用的聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜其相對介電常數(shù)電常數(shù)約為約為2.12.1，因此，因此，/1.44 /1.44 ，/1.44 /1.44 。波長波長無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系 無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種景象稱為無線電波的極化。無線電波的電場方向稱為電波的極化方向。假設電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。假設電波的電場方向與地面平行，那么稱它為程度極化波。垂直極化垂直極化程度極化程度極化+ 45度傾斜的極化度傾斜的極化1.3 天

5、線的極化天線的極化 天線輻射的電磁場的電場方向就是天線天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向的極化方向- 45度傾斜的極化度傾斜的極化雙極化天線雙極化天線 兩個天線為一個整體兩個天線為一個整體V/H (垂直垂直/程度程度)傾斜傾斜 (+/- 45) 傳輸兩個獨立的波傳輸兩個獨立的波1.4 圓極化波圓極化波 假設電波在傳播過程中電場的方向是旋轉的，就叫作橢圓極化波。旋轉過程中，假設電場的幅度，即大小堅持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時針方向旋轉的叫右旋圓極化波，反時針方向旋轉的叫做左旋圓極化波。 垂直極化波要器具有垂直極化特性的天線來接納；程度極化波要器具有程度極化特性的天線

6、來接納； 右旋圓極化波要器具有右旋圓極化特性的天線來接納；而左旋圓極化波要器具有左旋圓極化特性的天線來接納。當來波的極化方向與接納天線的極化方向不一致時，在接納過程中通常都要產生極化損失，例如：當用圓極化天線接納任一線極化波，或用線極化天線接納任一圓極化波時，都要產生分貝的極化損失，即只能接納到來波的一半能量； 1.5 極化損失極化損失 當來波的極化方向與接納天線的極化方向不一致時，在接納過程中通常都要產生極化損失，例如：當用圓極化天線接納任一線極化波，或用線極化天線接納任一圓極化波時，都要產生分貝的極化損失，即只能接納到來波的一半能量； 當接納天線的極化方向例如程度或右旋圓極化與來波的極化方

7、向相應為垂直或左旋圓極化完全正交時，接納天線也就完全接納不到來波的能量，這時稱來波與接納天線極化是隔離的。 1.6 (極化極化)隔離隔離 隔離代表饋送到一種極化的信號在另外一種極化中出現(xiàn)的比例 1000mW (即即1W)1mW在這種情況下的隔離為在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW) = 30dB2 2 超短波的傳播超短波的傳播 無線電波的波長不同，傳播特點也不完全一樣。目前GSM和CDMA挪動通訊運用的頻段都屬于UHF特高頻超短波段，其高端屬于微波。 2.1 超短波和微波的視距傳播 超短波和微波的頻率很高，波長較短，它的地面波衰減很快。因此也不能依托地面波作較遠間隔的傳播，它

8、主要是由空間波來傳播的?？臻g波普通只能沿直線方向傳播到直接可見的地方。在直視間隔內超短波的傳播區(qū)域習慣上稱為“照明區(qū)。在直視間隔內超短波接納安裝才干穩(wěn)定地接納信號。 直視間隔和發(fā)射天線以及接納天線的高度有關系，并遭到地球曲率半徑的影響。由簡單的幾何關系式可知 AB3.57(HT+HR)(公里) 由于大氣層對超短波的折射作用，有效傳播直視間隔為 AB4.12 (HT+HR)(公里)BARTRRO接納天線高HR發(fā)射天線高HT2.2 2.2 電波的多徑傳播電波的多徑傳播 電波除了直接傳播外，遇到妨礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物，還會產生反射。因此，到達接納天線的超短波不僅有直射波，還

9、有反射波，這種景象就叫多徑傳輸。 由于多途徑傳播使得信號場強分布相當復雜，動搖很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊懀瑫闺姴ǖ臉O化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號場強加強，有的地方信號場強減弱。另外，不同的妨礙物對電波的反射才干也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對超短波的反射才干比磚墻強。我們應盡量防止多徑傳輸效應的影響。同時可采取空間分集或極化分集的措施加以對應。 多徑傳播與反射多徑傳播與反射 用分集接納改善信號電平用分集接納改善信號電平2.2. 電波的繞射傳播電波的繞射傳播 電波在傳播途徑上遇到妨礙物時，總是力圖繞過妨電波在傳播途徑上遇到妨礙物時，總是力圖繞過妨礙物，再向前傳播。這種景象叫做電波的繞射。超

10、短波礙物，再向前傳播。這種景象叫做電波的繞射。超短波的繞射才干較弱，在高大建筑物后面會構成所謂的的繞射才干較弱，在高大建筑物后面會構成所謂的“陰陰影區(qū)。信號質量遭到影響的程度不僅和接納天線距建影區(qū)。信號質量遭到影響的程度不僅和接納天線距建筑物的間隔及建筑物的高度有關，還和頻率有關。例如筑物的間隔及建筑物的高度有關，還和頻率有關。例如一個建筑物的高度為米，在距建筑物米處接一個建筑物的高度為米，在距建筑物米處接納的信號質量幾乎不受影響，但在距建筑物米處，納的信號質量幾乎不受影響，但在距建筑物米處，接納信號場強將比無高摟時明顯減弱。這時，假設接納接納信號場強將比無高摟時明顯減弱。這時，假設接納的是兆

11、赫的電視信號，接納信號場強比的是兆赫的電視信號，接納信號場強比無高摟時減弱分貝，當接納兆赫的電視信號無高摟時減弱分貝，當接納兆赫的電視信號時，接納信號場強將比無高摟時減弱分貝。假設建時，接納信號場強將比無高摟時減弱分貝。假設建筑物的高度添加到米時，那么在距建筑物筑物的高度添加到米時，那么在距建筑物米以內，接納信號的場強都將遭到影響，因此有不同程米以內，接納信號的場強都將遭到影響，因此有不同程度的減弱。也就是說，頻率越高，建筑物越高、越近，度的減弱。也就是說，頻率越高，建筑物越高、越近，影響越大。相反，頻率越低，建筑物越矮、越遠，影響影響越大。相反，頻率越低，建筑物越矮、越遠，影響越小。越小。

12、因此，架設天線選擇基站場地時，必需按上述原那因此，架設天線選擇基站場地時，必需按上述原那么來思索對繞射傳播能夠產生的各種不利要素，并努力么來思索對繞射傳播能夠產生的各種不利要素，并努力加以防止。加以防止。3 3 天線輻射電磁波的根本原理天線輻射電磁波的根本原理 導線載有交變電流時，就可以構成電磁波的輻射，輻射的才干與導線的長短和外形有關.假設導線位置如由于兩導線的間隔很近，且兩導線所產生的感應電動勢幾乎可以抵消，因此輻射很微弱。假設將兩導線張開，這時由于兩導線的電流方向一樣，由兩導線所產生的感應電動勢方向一樣，因此輻射較強。當導線的長度遠小于波長時，導線的電流很小，輻射很微弱. 當導線的長度增

13、大到可與波長相比較時，導線上的電流就大大添加，因此就能構成較強的輻射。通常將上述能產生顯著輻射的直導線稱為振子。 天線可視為一個四端網絡天線可視為一個四端網絡 同軸線變化為天線同軸線變化為天線 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長。全長與波長相等的振子，稱為全波對稱振子。將振子折合起來的，稱為折合振子。1/2波長波長一個一個1/2波長的對稱振子波長的對稱振子 在在800MHz 約約 200mm長長 400MHz 約約 400mm 長長1/4波長波長1/4波長波長1/2波長波長振子振子3.1 對稱振子對稱振子波長波長 半波振子上的場分布半波振子上的場分布3.2 3.2 天線的輸

14、入阻抗天線的輸入阻抗 天線和饋線的銜接端，即饋電點兩端感應的信號電壓與信號電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會減少從天線進入饋線的有效信號功率。因此，必需使電抗分量盡能夠為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線的構造和任務波長有關，根本半波振子，即由中間對稱饋電的半波長導線，其輸入阻抗為73.142.5歐姆。當把振子長度縮短時，就可以消除其中的電抗分量，使天線的輸入阻抗為純電阻，即使半波振子的輸入阻抗為73.1歐標稱75歐。3.3 3.3 天線的方向性天線的方向性 天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的才干。對于接納天線而言，方向性表示天

15、線對不同方向傳來的電波所具有的接納才干。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示. 方向圖可用來闡明天線在空間各個方向上所具有的發(fā)射或接納電磁波的才干。 天線方向圖3.4 天線的任務頻率范圍天線的任務頻率范圍(帶寬帶寬) 無論是發(fā)射天線還是接納天線，它們總是在一定的頻率范圍內任務的，通常，任務在中心頻率時天線所能保送的功率最大，偏離中心頻率時它所保送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。 有幾種不同的定義： 一種是指天線增益下降三分貝時的頻帶寬度； 一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的任務頻帶寬度。 在挪動通訊系統(tǒng)中是按后一種定義的，詳細的說，就是當天線的輸入駐波比1.5時，天線的任務帶寬。在在

16、 820 MHz 1/2 波長波長 為為 180mm, 在在890 MHz 為為 170mm 175mm對對 850MHz 將是最正確的將是最正確的該天線的頻帶寬度該天線的頻帶寬度 = 890 - 820 = 70MHz 當天線的任務波長不是最正確時天線性能要下降當天線的任務波長不是最正確時天線性能要下降在在 850MHz 1/2 波長振子波長振子最正確最正確在在 890MHz天線振子天線振子在在820MHz 在天線任務頻帶內在天線任務頻帶內,天線性能下降不多天線性能下降不多,依然是可以接受的。依然是可以接受的。頂視頂視側視側視3.5 天線的功能: 控制輻射能量的去向 在地平面上，為了把信號集

17、中到所需求的地在地平面上，為了把信號集中到所需求的地方，要求把方，要求把“面包圈面包圈 壓成扁平的壓成扁平的 一個單一的對稱振子具有一個單一的對稱振子具有“面包圈面包圈 形的方向圖形的方向圖在這兒增益在這兒增益= 10log(4mW/1mW) = 6dBd一個對稱臺振子一個對稱臺振子假設在接納機中有假設在接納機中有1mW功率功率 在陣中有在陣中有4個對稱振子個對稱振子 在接納機中就有在接納機中就有4 mW功率功率 更加集中的信號更加集中的信號對稱振子組陣可以控制輻射能構成對稱振子組陣可以控制輻射能構成“扁平的面包圈扁平的面包圈 增益是指在輸入功率相等的條件下，實踐天線與理想的輻射單元在空間同一

18、點處所產生的場強的平方之比，即功率之比。增益普通與天線方向圖有關，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。 在我們的在我們的“扇形覆蓋天線中，反射面把功率聚焦到一個方向進一步提高了增扇形覆蓋天線中，反射面把功率聚焦到一個方向進一步提高了增益。益。這里這里, “扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線 與單個對稱振子相比的增益為與單個對稱振子相比的增益為10log(8mW/1mW) = 9dBd “扇形覆蓋天線扇形覆蓋天線 將在接納機中有將在接納機中有8mW功率功率 “全向陣全向陣 例如在接納機中為例如在接納機中為4mW功率功率 (頂視)天線天線利用反射板可把輻射能控制聚焦到一個方向利用反射板可把輻射能控制聚

19、焦到一個方向 反射面放在陣列的一邊構成扇形覆蓋天線一個單一對稱振子具有面一個單一對稱振子具有面包圈形的方向圖輻射包圈形的方向圖輻射 一個各向同性的輻射器在一個各向同性的輻射器在一切方向具有一樣的輻射一切方向具有一樣的輻射一個天線與對稱振子相比較的增益一個天線與對稱振子相比較的增益用用“dBd表示表示一個天線與各向同性輻射器相比較一個天線與各向同性輻射器相比較的增益用的增益用“dBi表示表示例如例如: 3dBd = 5.17dBi3.6 dBd 和和 dBi的區(qū)別的區(qū)別2.17dB 對稱振子的增益為對稱振子的增益為2.17dB 3.7 前后比 方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，方向圖

20、中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接納性能就好。根本半波振子天線的前后比為天線定向接納性能就好。根本半波振子天線的前后比為，所以對來自振子前后的一樣信號電波具有一樣的接，所以對來自振子前后的一樣信號電波具有一樣的接納才干。納才干。前向功率前向功率后向功率后向功率以以dB表示的前后比表示的前后比 = 10 log 典型值為典型值為 25dB 左右左右目的是有一個盡能夠小的反向功率目的是有一個盡能夠小的反向功率(前向功率前向功率)(反向功率反向功率)3.8 波束寬度波束寬度方位即程度面方向圖120 (eg)峰值峰值 - 10dB點點 - 10dB點點10dB 波束寬度波束寬度60 (

21、eg)峰值峰值 - 3dB點點 - 3dB點點3dB 波束寬度波束寬度15 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB32 (eg)PeakPeak - 10dBPeak - 10dB俯仰面即垂直面方向圖 在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其他的瓣稱為副瓣。主瓣兩在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其他的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率角瓣寬。主瓣瓣寬越窄，那么方半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率角瓣寬。主瓣瓣寬越窄，那么方向性越好，抗干擾才干越強。向性越好，抗干擾才干越強。方向

22、圖旁瓣顯示方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制上旁瓣抑制下旁瓣抑制下旁瓣抑制 全向天線增益與垂直波瓣寬度全向天線增益與垂直波瓣寬度 9dBd全向天線全向天線 板狀天線增益與程度波瓣寬度板狀天線增益與程度波瓣寬度90180360半功率波瓣寬度半功率波瓣寬度半波振子半波振子帶反射板的半波振子帶反射板的半波振子帶反射板的兩個半波振子帶反射板的兩個半波振子以半波振子以半波振子為參考的增益為參考的增益0dBd3dBd6dBd實際輻射圖實際輻射圖 普通說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天普通說來，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越高。當旁瓣電平及前后比正常的情況下，線增益越高。當旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似

23、表示可用下式近似表示 反射面天線，那么由于有效照射效率要素的影反射面天線，那么由于有效照射效率要素的影響，故響，故3.9 天線增益與方向圖的關系天線增益與方向圖的關系HEdBiG5.05.02227000log10HEdBiG5.05.02232000log10 天線增益與方向圖半功率波瓣寬度的關系天線增益與方向圖半功率波瓣寬度的關系 3.10 天線的下傾天線的下傾 為使波束指向朝向地面為使波束指向朝向地面, 需求天線下傾需求天線下傾無下傾無下傾電下傾電下傾機械下傾機械下傾天線波束下傾的演示天線波束下傾的演示 關于傳輸線的幾個根本概念關于傳輸線的幾個根本概念 銜接天線和發(fā)射或接納機輸出或輸入端

24、的導線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要義務是有效地傳輸信號能量。 因此它應能將天線接納的信號以最小的損耗傳送到接納機輸入端，或將發(fā)射機發(fā)出的信號以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同時它本身不應拾取或產生雜散干擾信號。這樣，就要求傳輸線必需屏蔽或平衡。 當傳輸線的幾何長度等于或大于所傳送信號的波長時就叫做長傳輸線，簡稱長線。.1 .1 傳輸線的種類傳輸線的種類 超短波段的傳輸線普通有兩種：平行線傳輸線和同軸電纜傳輸線微波傳輸線有波導和微帶等 。平行線傳輸線通常由兩根平行的導線組成。它是對稱式或平衡式的傳輸線。這種饋線損耗大，不能用于UHF頻段。同軸電纜傳輸線的兩根導線為芯線和屏蔽銅網，因銅網接地

25、，兩根導體對地不對稱，因此叫做不對稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜任務頻率范圍寬，損耗小，對靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對磁場的干擾卻無能為力。運用時切忌與有強電流的線路并行走向，也不能接近低頻信號線路。.2 .2 傳輸線的特性阻抗傳輸線的特性阻抗 無限長傳輸線上各點電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號。表示。同軸電纜的特性阻抗 。/rlog(D/d)歐姆。 通常。=50歐姆/或75歐姆 式中，D為同軸電纜外導體銅網內徑； d為其芯線外徑； r為導體間絕緣介質的相對介電常數(shù)。 由上式不難看出，饋線特性阻抗與導體直徑、導體間距和導體間介質的介電常數(shù)有關，與饋線長短、任務頻率以及饋線終端所接負載阻抗

26、大小無關。.3 .3 饋線衰減常數(shù)饋線衰減常數(shù) 信號在饋線里傳輸，除有導體的電阻損耗外，還有信號在饋線里傳輸，除有導體的電阻損耗外，還有絕緣資料的介質損耗。這兩種損耗隨饋線長度的添加和絕緣資料的介質損耗。這兩種損耗隨饋線長度的添加和任務頻率的提高而添加。因此，應合理規(guī)劃盡量縮短饋任務頻率的提高而添加。因此，應合理規(guī)劃盡量縮短饋線長度。損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位用分貝線長度。損耗的大小用衰減常數(shù)表示。單位用分貝dBdB米或分貝百米表示。米或分貝百米表示。 這里順便再闡明一下分貝的概念，當輸入功率為這里順便再闡明一下分貝的概念，當輸入功率為。輸出功率為時，傳輸損耗可用。輸出功率為時，傳輸損耗可

27、用表示，表示，(dB)(dB)1010log(log(。/ /)()(分貝分貝) )。.4 .4 匹配的概念匹配的概念 什么叫匹配？我們可簡單地以為，饋線終端所接負載阻抗等于饋線特性阻抗。時，稱為饋線終端是匹配銜接的。當運用的終端負載是天線時，假設天線振子較粗，輸入阻抗隨頻率的變化就較小，容易和饋線堅持匹配，這時振子的任務頻率范圍就較寬。反之，那么較窄。 在實踐任務中，天線的輸入阻抗還會受周圍物體存在和雜散電容的影響。為了使饋線與天線嚴厲匹配，在架設天線時還需求經過丈量，適當?shù)卣{整天線的構造，或加裝匹配安裝。電纜電纜 50 ohms 天線天線 50 ohms匹配和失配例匹配和失配例要獲得良好的

28、電性能阻抗必需匹配要獲得良好的電性能阻抗必需匹配 80 ohms 當饋線和天線匹配時，高頻能量全部被負載吸收，饋線上只需入射波，沒有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁?，饋線上各處的電壓幅度相等，饋線上恣意一點的阻抗都等于它的特性阻抗。 而當天線和饋線不匹配時，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時，負載就不能全部將饋線上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來構成反射波。 9.5 W80 ohms50 ohms朝前朝前: 10W前往前往: 0.5W這里的反射損耗為這里的反射損耗為 10log(10/0.5) = 13dB VSWR 是反射損耗的另一種計量是反射損耗的另一種計量4.

29、5 反射損耗反射損耗4.6 4.6 饋線和天線的電壓駐波比饋線和天線的電壓駐波比 在不匹配的情況下,饋線上同時存在入射波和反射波。兩者疊加，在入射波和反射波相位一樣的地方振幅相加最大，構成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小，構成波節(jié)。其它各點的振幅那么介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系數(shù)。 反射波幅度 。 反射系數(shù) 入射波幅度 。 駐波波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比稱為駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比(VSWR) 駐 波 波 腹 電 壓 幅 度 最 大 值 m a x 1+ 駐波系數(shù) 駐 波 波 節(jié) 電 壓 輻 度 最 小 值 m i n 1- 終端

30、負載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數(shù)越小，駐波系數(shù)越接近于，匹配也就越好。 駐波比、反射損耗和反射系數(shù)駐波比、反射損耗和反射系數(shù) 電源、負載和傳輸線，根據(jù)它們對地的關系，都可以分成平衡和不平衡兩類。假設電源兩端與地之間的電壓大小相等，極性相反，就稱為平衡電源，否那么稱為不平衡電源；與此類似，假設負載兩端或傳輸線兩導體與地之間阻抗一樣，那么稱為平衡負載或平衡饋線傳輸線，否那么為不平衡負載或不平衡饋線傳輸線。 在不平衡電源或不平衡負載之間該當用同軸電纜銜接，在平衡電源與平衡負載之間該當用平行饋線傳輸線銜接，這樣才干有效地傳輸電磁能，否那么它們的平衡性或不平衡性將遭到破壞而不能正常任務。為理處理這個問

31、題，通常在中間加裝“平衡不平衡的轉換安裝，普通稱為平衡變換器。.7 .7 平衡安裝平衡安裝二分之一波長平衡變換器二分之一波長平衡變換器 又稱“形平衡變換器，它用于不平衡饋線與平衡負載銜接時的平衡變換，并有阻抗變換作用。 挪動通訊系統(tǒng)中，采用的同軸電纜通常特性阻抗為50歐，所以還必需采用適當間距的振子將折合式半波振子天線的阻抗調整到200歐左右，才干實現(xiàn)最終與主饋線50歐同軸電纜的阻抗匹配。/2RL/2RL/2四分之一波長平衡四分之一波長平衡-不平衡變換器不平衡變換器 1/4波長波長 利用四分之一波長短路傳輸線終端為高頻開路的性質實現(xiàn)天線利用四分之一波長短路傳輸線終端為高頻開路的性質實現(xiàn)天線平衡

32、輸入端口與同軸饋線不平衡輸出端口之間的平衡平衡輸入端口與同軸饋線不平衡輸出端口之間的平衡-不平衡變換不平衡變換。000ZltgjZltgjZZZZLLin5 典型的挪動基站天線技術目的綜述典型的挪動基站天線技術目的綜述 頻率范圍MHz820 - 890 頻帶寬度MHz70 增益dBi15 極化垂直極化 阻抗 50 反射損耗dB18 半功率(3dB) 方位64 俯仰13 10分貝 (10dB)波束寬度 方位120 俯仰30 前后比dB30 俯仰上旁瓣抑制dB -12 俯仰下旁瓣抑制dB -14 下傾角(可調)2 - 10 設發(fā)射功率為設發(fā)射功率為PT，發(fā)射天線增益為，發(fā)射天線增益為GT，任務，任

33、務波長為波長為。接納。接納靈敏度為靈敏度為PR，接納天線增益為，接納天線增益為GR，假設收、發(fā)天，假設收、發(fā)天線間間隔為線間間隔為R，電，電波在無環(huán)境干擾時，有以下關系：波在無環(huán)境干擾時，有以下關系： 式中，式中，L0 是傳播途中的電波損耗。是傳播途中的電波損耗。舉例：設舉例：設PT =10mW=-20dBW ；PR=-50dBm=-80dBWGR=GT=7dBi ； =0.157m (f0 =1910MHz)L0=0時，時，R=？ 20logR= PT - PR - 20log1/+ GR + GT =-20+80-21.98-16.08+14=35.94dB 1.9GHz電波在穿透一層墻時

34、，大約損失電波在穿透一層墻時，大約損失1015dB。6 通訊間隔方程通訊間隔方程 dBLdBiGdBiGmmrdBPdBPRTRT04log207 基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)8防雷維護器防雷維護器主饋線主饋線7/8“5饋線卡饋線卡6走線架走線架4接地安裝接地安裝3接頭密封件接頭密封件絕緣密封膠帶，絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶絕緣膠帶1天線調理支架天線調理支架GSM/CDMA板狀天線板狀天線抱桿抱桿50114mm2室外饋線室外饋線9室內超柔饋線室內超柔饋線7饋線過線窗饋線過線窗基站主設備基站主設備基站天饋系統(tǒng)表示圖基站天饋系統(tǒng)表示圖1天線調理支架 用于調整天線的俯仰角度，范圍為：015 ；2 室外

35、跳線 用于天線與7/8主饋線之間的銜接。常用的跳線采用1/2 饋線，長度普通為3米。3 接頭密封件 用于室外跳線兩端接頭與天線和主饋線相接的密封。常用的資料有絕緣防水膠帶3M2228和PVC絕緣膠帶3M33+。4 接地安裝7/8饋線接地件 主要是用來防雷和泄流，安裝時與主饋線的外導體直接銜接在一同。普通每根饋線裝三套，分別裝在饋線的上、中、下部位， 接地點方向必需順著電流方向。GSM/CDMA基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)5 7/8饋線卡子 用于固定主饋線，在垂直方向，每間隔1。5米裝一個，程度方向每間隔1米安裝一個在室內的主饋線部分，不需求安裝卡子，普通用尼龍白扎帶捆扎固定。 常用的7/8卡子有兩

36、種；雙聯(lián)和三聯(lián)。 7/8雙聯(lián)卡子可固定兩根饋線；三聯(lián)卡子可固定三根饋線。6 走線架 用于布放主饋線、傳輸線、電源線及安裝饋線卡子。7 饋線過窗器 主要用來穿過各類線纜，并可用來防止雨水、鳥類、鼠類及灰塵的進入。8 防雷維護器避雷器 主要用來防雷和泄流，裝在主饋線與室內超柔跳線之間，其接地線穿過過線窗引出室外，與塔體相連或直接接入地網。 GSM/CDMA基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)9 室內超柔跳線 用于主饋線經避雷器與基站主設備之間的銜接，常用的跳線采用1/2超柔饋線，長度普通為23米。 由于各公司基站主設備的接口及接口位置有所不同，因此室內超柔跳線與主設備銜接的接頭規(guī)格亦有所不同，常用的接頭有7/

37、16DIN型、有N型。有直頭、亦有彎頭。10 尼龍黑扎帶 主要有兩個作用：1安裝主饋線時，暫時捆扎固定主饋線，待饋線卡子裝好后， 再將尼龍扎帶剪斷去掉。2在主饋線的拐彎處，由于不便運用饋線卡子，故用尼龍扎帶 固定。室外跳線亦用尼龍黑扎帶捆扎固定。11 尼龍白扎帶 用于捆扎固定室內部分的主饋線及室內超柔跳線。 GSM/CDMA基站天饋系統(tǒng)基站天饋系統(tǒng)8.1 8.1 拋物面天線的簡單幾何關系拋物面天線的簡單幾何關系 8 8 拋物面天線簡介拋物面天線簡介 由拋物反射面的幾何關由拋物反射面的幾何關系可得反射面的方程為：系可得反射面的方程為：在直角坐標中在直角坐標中r24F(FZ) 在極坐標中在極坐標中

38、 F/cos2(/2) 式中式中F是焦距；是焦距；D是直徑；是直徑； 是焦點到反射面的間隔；是焦點到反射面的間隔； 是 與 是 與 Z 軸 的 夾 角 。軸 的 夾 角 。反射面的半張角反射面的半張角0與與F/D的的關系為：關系為：0。、rFZDDFTan41210 按饋源的饋電位置可分為前饋和后饋，其中每一種又可分為正饋和偏饋。按反射面的設置還可分為單反射面天線和雙反射面天線，雙反射面天線由一次主反射面和二次副反射面組成。 8.28.2幾種常用的反射面天線幾種常用的反射面天線饋源主反射面副反射面反射面饋源反射面饋源副反射面饋源主反射面 反射面天線的增益和瓣寬與天線饋源的方向圖外形有關，與它對

39、反射面邊緣的照射電平有關。假設饋源對反射面的照射是均勻的天線增益就高，但同時天線的旁瓣也高，抗干擾性能就差。通常情況下，饋源照射呈鐘形分布。思索增益和旁瓣要求，在反射面邊緣的照射電平普通取-10-12dB. 口面直徑為D 的拋物反射面天線的增益和主瓣寬度可用以下公式近似計算： 增益 主瓣寬度8.3拋物反射面天線的增益和瓣寬拋物反射面天線的增益和瓣寬 2DG2DG度D705 .0 它的任務帶寬主要取決于饋源的任務帶寬。極化方式也取決于饋源，當采用圓極化饋源時，對單反射面天線其極化旋向與饋源極化旋向相反，對雙反射面天線其極化旋向與饋源極化旋向一樣。對于單線極化運用，可采用與饋源極化方向一致的柵格反

40、射面替代實體反射面。柵格的間距與任務頻率和柵格導體直徑有關。 拋物面天線原形是建立在幾何光學根底上的。通常反射面直徑、至少要在6以上。例如在1GHz采用拋物面天線其直徑至少就要1.8m。因此它主要適用于超短波高頻段和微波頻段。以天線口徑為50cm，任務頻率為11GHz 的拋物面天線為例， 其增益約為 G32.2dB33.3dB 半功率瓣寬 0.53.8度 在這種情況下，在10公里間隔上架設的該種天線波束對準偏離目的方向1.9度，即偏開330米時，信號強度就將降低3dB. 由此也可看出，在任務頻率為11GHz時，其收發(fā)天線的調整對準要比任務頻率為1GHz時難得多。 基站天線的選型原那么1 消費廠

41、家的選擇2 機械下傾與電下傾的效果比較3 全向天線的選型4 關于三階互調目的5基站天線的選型原那么建議 首先要調查廠家的消費才干、研發(fā)隊伍、儀器設備、檢測首先要調查廠家的消費才干、研發(fā)隊伍、儀器設備、檢測手段、售后效力、質量保證體系。對詳細的基站天線產品還應手段、售后效力、質量保證體系。對詳細的基站天線產品還應調查以下各項：調查以下各項：1 為提高網絡性能和降低本錢，在城區(qū)運用的基站天線應具有極化為提高網絡性能和降低本錢，在城區(qū)運用的基站天線應具有極化分集替代空間分集的才干。分集替代空間分集的才干。2 對天線罩因雨雪、裹冰呵斥的外表分布電容影響，應有一定的對天線罩因雨雪、裹冰呵斥的外表分布電容

42、影響，應有一定的防備才干。防備才干。為保證天線的最大增益，天線該當采用低耗饋電網絡技術。為保證天線的最大增益，天線該當采用低耗饋電網絡技術。4 全向天線高增益天線在確保電性能前提下，天線尺寸應盡量短。全向天線高增益天線在確保電性能前提下，天線尺寸應盡量短。為確保產品的一致性及鞏固性。消費廠家應有模具化消費才干。為確保產品的一致性及鞏固性。消費廠家應有模具化消費才干。1 消費廠家的選擇消費廠家應對天線的駐波比及三階互調目的消費廠家應對天線的駐波比及三階互調目的100%檢測，對檢測，對 抽檢例抽檢例10%產品應進展包括增益和方向圖在內的產品應進展包括增益和方向圖在內的全目的測試。全目的測試。7 要

43、有完善的密封工藝并采用優(yōu)質密封膠，確保天線的防要有完善的密封工藝并采用優(yōu)質密封膠，確保天線的防水水 性和壽命。性和壽命。8 定型產品要按信息產業(yè)部的規(guī)范進展環(huán)境實驗：高溫、定型產品要按信息產業(yè)部的規(guī)范進展環(huán)境實驗：高溫、低溫、振動、沖擊、運輸。低溫、振動、沖擊、運輸。具有采用機械下傾、電下傾、電調下傾三種調整方式相結具有采用機械下傾、電下傾、電調下傾三種調整方式相結合，處理大機械傾角下波形畸變的才干。合，處理大機械傾角下波形畸變的才干。10 在思索產品的適用性后，還要調查所需基站天線的性能在思索產品的適用性后，還要調查所需基站天線的性能價錢比和廠家的供貨期。價錢比和廠家的供貨期。HTDBS09

44、6515在不同機械下傾角時的程度面波束寬度在不同機械下傾角時的程度面波束寬度及前后比實測數(shù)據(jù)及前后比實測數(shù)據(jù)序號序號電下電下傾角傾角機械機械傾角傾角總傾角總傾角程度面程度面波束寬度波束寬度前后比前后比(dB)最大值最大值(dB)相對值相對值(dB)10o0o0o64.8o34-30.886020o2o2o68.1o27.5-31.571-0.68530o4o4o71.8o24.3-31.202-1.31640o6o6o78.8o26.3-33.462-2.57650o8o8o85.3o24.0-34.986-4.1060o10o10o103.7o19.8-36.959-6.07370o12o1

45、2o121.4o19.5-39.072-8.14180o14o14o133.3o18.0-40.148-9.26290o15o15o149.6o17.8-40.414-9.528100o16o16o152o17.6-40.58-9.694注:1. 機械傾角T, 定義為天線赤道面與地平面的夾角 T=0 縱軸垂直于地平面, 即天線赤道面平行于地平面 T為正 天線下傾 T為負 天線上仰注:2. 天線赤道面: 定義為與天線縱軸垂直的平面。測試日期：2000-12-29測試儀器：HP8752A海天天線測試控制儀及轉臺測試人員：郭渭盛、沈宗珍、張濤、黃國立2000年12月29日2 機械下傾與電下傾的效果比

46、較HTDBS0965156在不同機械下傾角時的程度面波束寬度在不同機械下傾角時的程度面波束寬度及前后比實測數(shù)據(jù)及前后比實測數(shù)據(jù)序號序號電下電下傾角傾角機械機械傾角傾角總傾角總傾角程度面程度面波束寬度波束寬度前后比前后比dB最大值最大值(dB相對值相對值(dB16o10o16o64.223-40.156-9.35926o8o14o68.026.7-39.326-8.52936o6o12o69.031.3-38.551-7.75446o4o10o69.433.5-36.679-5.88256o2o8o66.730.6-34.882-4.08566o0o6o64.937.2-33.235-2.438

47、76o-6o0o65.629.6-30.797086o-4o2o64.229.8-30.971-0.17496o-2o4o61.633.2-31.887-1.09注:1. 機械傾角T, 定義為天線赤道面與地平面的夾角 T=0 縱軸垂直于地平面, 即天線赤道面平行于地平面 T為正 天線下傾 T為負 天線上仰注:2. 天線赤道面: 定義為與天線縱軸垂直的平面。測試日期：2000-12-29測試儀器：HP8752A海天天線測試控制儀及轉臺測試人員：郭渭盛、沈宗珍、張濤、黃國立2000年12月29日HTDBS0965159在不同機械下傾角時的程度面波束寬度在不同機械下傾角時的程度面波束寬度及前后比實測

48、數(shù)據(jù)及前后比實測數(shù)據(jù)序號序號電下傾角電下傾角機械傾角機械傾角總傾角總傾角程度面程度面波束寬度波束寬度前后比前后比(dB)最大值最大值(dB)相對值相對值(dB)19o-9o0o64.9o36.8-30.714029o-8o1o68.5o33.7-30.659+0.05539o-6o3o62.7o35.1-31.009-0.29549o-4o5o62.2o34.0-31.854-1.1459o-2o7o63.5o30.4-33.334-2.6269o0o9o64.0o32.5-34.518-3.80479o2o11o69.6o31.0-37.398-6.68489o4o13o67.7o30.4-

49、38.92-8.20699o6o15o65.2o26.5-39.895-9.18注:1. 機械傾角T, 定義為天線赤道面與地平面的夾角 T=0 縱軸垂直于地平面, 即天線赤道面平行于地平面 T為正 天線下傾 T為負 天線上仰注:2. 天線赤道面: 定義為與天線縱軸垂直的平面。測試日期：2000-12-29測試儀器：HP8752A海天天線測試控制儀及轉臺測試人員：郭渭盛、沈宗珍、張濤、黃國立2000年12月29日XX公司調角公司調角15dBi 65o雙極化板狀天線雙極化板狀天線電性能測試數(shù)據(jù)電性能測試數(shù)據(jù) 電調下傾角 2 3 4 5 6 7 8 9 10 測試頻率(MHz 91591591591

50、5915915915915915三階交調243dBm-78-72-72-70-71-72-71-69-822 40dBm-88-82-81-79-81-82-82-80-92增益 14.6/14.5/14/13/11.2程度瓣寬64.5 /64.1 /63.3 /63.6 /62.8 前后比(dB)38.3/32.8/30/25.7/24VSWR1.42/1.29/1.22/1.25/1.3隔離度32/35/35/37/37產品號：產品號：99030988#2000年12月28日沿線電流振幅分布底饋底饋全向天線底饋全向天線沿沿線線電電流流振振幅幅分分布布 底饋底饋沿線電流振幅分布中 饋 全向天

51、線中饋全向天線中饋全向天線沿沿線線電電流流振振幅幅分分布布 1.增益低 G10dBi加長不起作用2.主波瓣下傾不能控制3.焊點多、工藝差、一致性難保證4.可靠性差5.低要求場所BP基站1.增益高G11dBi2.主波瓣下傾可控制 0 、3、 5、 73.焊點少、工藝好、一致性好4.可靠性高5.高要求場所GSM/CDMA基站3 全向天線的選型互調的定義互調的定義 互調是指非線性射頻線路中，兩個或多個頻率混合后所產生的噪音互調是指非線性射頻線路中，兩個或多個頻率混合后所產生的噪音信號。信號。 互調產生的本來并不存在互調產生的本來并不存在“錯誤信號，此信號會被系統(tǒng)誤以為是錯誤信號，此信號會被系統(tǒng)誤以為

52、是真實的信號。真實的信號。 互調可由有源元件無線電設備、二極管或無源元件電纜、接互調可由有源元件無線電設備、二極管或無源元件電纜、接頭、天線、濾波器引起。頭、天線、濾波器引起。具有兩個載波信號的互調失真頻率實例具有兩個載波信號的互調失真頻率實例頻率頻率A及及B上的載波，產生如下互調信號：上的載波，產生如下互調信號：1階：階： A，B2階：階： A+B，A-B3階：階： 2AB，2B A4階：階： 3AB，3B A，2A2B5階：階： 4AB，4B A，3A2B，3B 2A互調失真如何影響系統(tǒng)的性能？互調失真如何影響系統(tǒng)的性能？ 較高功率的發(fā)射信號通常會混合產生互調信號，最后進入接納波段。較高功

53、率的發(fā)射信號通常會混合產生互調信號，最后進入接納波段。 而基站天線接納的信號通常功率較低。而基站天線接納的信號通常功率較低。 假設互調信號與實踐的接納信號具有相近或較高的功率，系統(tǒng)會誤假設互調信號與實踐的接納信號具有相近或較高的功率，系統(tǒng)會誤把互調信號視為真實信號。把互調信號視為真實信號。4 4 關于三階互調目的關于三階互調目的GSM系統(tǒng)實例：系統(tǒng)實例： 三階互調失真信號三階互調失真信號A=935MHz，B=960MHz) 2A-B=1870-960=910MHz 2B-A=1920-935=985MHz A及及B代表代表GSM發(fā)射頻率發(fā)射頻率 2A-B進入進入GSM接納波段，帶來問題。接納波

54、段，帶來問題。 五階互調失真信號五階互調失真信號A=935MHz，B=954MHz在中國挪動在中國挪動GSM的的下行頻段內下行頻段內 3A-2B=2805-1908=897MHz在中國挪動在中國挪動GSM上行頻段內上行頻段內互調失真如何影響系統(tǒng)的性能？互調失真如何影響系統(tǒng)的性能？ 在系統(tǒng)將互調信號視為真實的接納信號的情況下，將帶來如下問題：在系統(tǒng)將互調信號視為真實的接納信號的情況下，將帶來如下問題： 信號喪失、信號喪失、 虛偽信道忙碌、語音質量下降、虛偽信道忙碌、語音質量下降、 系統(tǒng)容量受限系統(tǒng)容量受限 這意味著：銷售利潤減少這意味著：銷售利潤減少 雖然大部分挪動用戶可以容忍語音質量下降，但信

55、號喪失及信道忙雖然大部分挪動用戶可以容忍語音質量下降，但信號喪失及信道忙碌經常都會碌經常都會 令用戶不滿。令用戶不滿?；フ{是如何產生的？互調是如何產生的？ 構件資料構件資料 由于磁滯的關系，鐵質資料是屬非線性的由于磁滯的關系，鐵質資料是屬非線性的 資料不純資料不純 電鍍問題電鍍問題 接觸區(qū)域接觸區(qū)域/電流密度電流密度 觸點壓力觸點壓力 根據(jù)基站覆蓋類型大致分為： 一 話務量高密集市區(qū) 二 縣城及城鎮(zhèn)地域 三 鄉(xiāng)鎮(zhèn)地域 四 在鐵路或公路沿線及鄉(xiāng)鎮(zhèn)5 5 基站天線選型原那么基站天線選型原那么( (建議建議) ) 根據(jù)天線高度、基站間隔，可由下式計算出天線傾角公式：arch/ r/2 式中為波束傾角

56、為天線高度，為站間間隔1對話務量高密集區(qū)，基站間間隔300-500米，計算得出 大約在1019之間。采用內置電下傾9的+45雙極化程度半功率瓣寬65定向天線 。再加上機械可變15的傾角，可以保證方向圖程度半功率寬度在主瓣下傾1019內無變化。經運用證明完全可滿足對高密集市區(qū)覆蓋且不干擾的要求。2對話務量中密集區(qū)，基站間間隔大于500米，大約在616之間可選擇+45雙極化，內置電下傾6的程度半功率瓣寬65定向天線 ，可以保證主瓣在下傾的616內程度半功率寬度無變化?？蓾M足對中密話區(qū)覆蓋且不干擾的要求。 3對話務量低密集區(qū)，基站間間隔能夠更大一些， 大約在313之間?？蛇x擇+45雙極化，內置電下傾3的程度半功率瓣寬65定向天線 ，可保證主瓣在下傾的313內程度半功率寬度無變化，可滿足對低密話區(qū)覆蓋