WCDMA培訓(xùn)教材之3天線原理綜述

1、 天線原理天線原理內(nèi)容提綱 無(wú)線電波是一種能量的傳輸形式。在傳播過(guò)程中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間是相互正交、垂直的，同時(shí)這兩者又都正交于傳播方向。 無(wú)線電波基礎(chǔ)知識(shí)無(wú)線電波基礎(chǔ)知識(shí)1.1 無(wú)線電波傳播無(wú)線電波傳播 因此，無(wú)線電波在空氣中傳播速度略小于光速，通常我們就認(rèn)為它傳播近似于光速。 無(wú)線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無(wú)線電波在真空中的傳播速度等于光速，我們用萬(wàn)公里秒表示。在媒質(zhì)中的傳播速度為：/，式中為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?？諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)與真空的相對(duì)介電常數(shù)略大于。1.1.1 1.1.1 超短波傳播超短波傳播 無(wú)線電波的波長(zhǎng)不同，傳播特點(diǎn)也不完全相同。目前GSM和CDMA移動(dòng)

2、通信使用的頻段都屬于UHF（特高頻）超短波段，其高端屬于微波。超短波和微波的視距傳播 超短波和微波的頻率很高，波長(zhǎng)較短，它的地面波衰減很快。因此也不能依靠地面波作較遠(yuǎn)距離的傳播，它主要是由空間波來(lái)傳播的?？臻g波一般只能沿直線方向傳播到直接可見(jiàn)的地方。在直視距離內(nèi)超短波的傳播區(qū)域習(xí)慣上稱為“照明區(qū)”。在直視距離內(nèi)超短波接收裝置才能穩(wěn)定地接收信號(hào)BARTRRO接收天線高HR發(fā)射天線高HT1.1.2 視距傳播視距傳播直視距離和發(fā)射天線以及接收天線的高度有關(guān)系，并受到地球曲率半徑的影響。由簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系式可知 AB3.57(HT+HR)(公里) 由于大氣層對(duì)超短波的折射作用，有效傳播直視距離為 AB4

3、.12 (HT+HR)(公里)1.1.3 多徑傳播 電波除了直接傳播外，遇到障礙物，例如，山丘、森林、地面或樓房等高大建筑物會(huì)產(chǎn)生反射。因此，到達(dá)接收天線的超短波不僅有直射波，還有反射波，這種現(xiàn)象就叫多徑傳輸。 由于多途徑傳播使得信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)分布相當(dāng)復(fù)雜，波動(dòng)很大；也由于多徑傳輸?shù)挠绊?，?huì)使電波的極化方向發(fā)生變化，因此，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，有的地方信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)減弱。另外，不同的障礙物對(duì)電波的反射能力也不同。例如：鋼筋水泥建筑物對(duì)超短波的反射能力比磚墻強(qiáng)。我們應(yīng)盡量避免多徑傳輸效應(yīng)的影響。同時(shí)可采取空間分集或極化分集的措施加以對(duì)應(yīng)。1.1.4 繞射傳播 電波在傳播途徑上遇到障礙物時(shí)，總是力圖繞過(guò)障礙物

4、再向前傳播，這種現(xiàn)象叫做電波的繞射。 超短波的繞射能力較弱，在高大建筑物后面會(huì)形成所謂的“陰影區(qū)”。信號(hào)質(zhì)量受到影響的程度和接收天線距建筑物的距離及建筑物的高度、頻率相關(guān)。 例如一個(gè)建筑物的高度為米，在距建筑物米處接收的信號(hào)質(zhì)量幾乎不受影響，但在距建筑物米處，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)將比無(wú)高摟時(shí)明顯減弱。這時(shí)，如果接收的是兆赫的電視信號(hào)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)比無(wú)高摟時(shí)減弱分貝，當(dāng)接收兆赫的電視信號(hào)時(shí)，接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)將比無(wú)高摟時(shí)減弱分貝。如果建筑物的高度增加到米時(shí)，則在距建筑物米以內(nèi)，接收信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)都將受到影響，因而有不同程度的減弱。即頻率越高，建筑物越高、越近其影響越大。相反，頻率越低，建筑物越矮、越遠(yuǎn)，影響越小。

5、 因此，架設(shè)天線選擇基站場(chǎng)地時(shí)，必須按上述原則來(lái)考慮對(duì)繞射傳播可能產(chǎn)生的各種不利因素，并努力加以避免。1.1.5 分集接收改善信號(hào)電平分集接收改善信號(hào)電平矢量疊加后信號(hào)減弱矢量疊加后信號(hào)減弱矢量疊加后信號(hào)增強(qiáng)矢量疊加后信號(hào)增強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)振子振子電波傳輸方向電波傳輸方向磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)1.2 交變的場(chǎng)交變的場(chǎng)波長(zhǎng)1.3 波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系可用式 / 表示。 式中，為速度，單位為米/秒（m/s）；為頻率，單位為赫茲（Hz）；為波長(zhǎng)，單位為米(m)。 由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無(wú)線電波在不同的媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度是不同的，因此波長(zhǎng)也不一樣。 移動(dòng)通

6、信系統(tǒng)通常使用聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜，其相對(duì)介電常數(shù)約為2.1。因此，/1.44 ，/1.44 。 無(wú)線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無(wú)線電波的極化。 無(wú)線電波的電場(chǎng)方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱它為水平極化波。1.4 無(wú)線電波的極化無(wú)線電波的極化垂直極化波水平極化波1.4.1 圓極化圓極化 如果電波在傳播過(guò)程中電場(chǎng)的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果電場(chǎng)的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)

7、的叫做左旋圓極化波。 垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來(lái)接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線來(lái)接收； 右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來(lái)接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來(lái)接收。當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量。垂直極化水平極化+ 45度傾斜的極化- 45度傾斜的極化1.4.2 線極化線極化目前的基站天線主要為線極化。天線輻射電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線的極化方向。1.4.3 極化損失極化損失 當(dāng)來(lái)

8、波的極化方向與接收天線的極化方向不一致（最大激勵(lì)方向）時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線接收任一線極化波，或用線極化天線接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量； 當(dāng)接收天線的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線也就完全接收不到來(lái)波的能量，這時(shí)稱來(lái)波與接收天線極化是正交（隔離）的。 2 傳輸線基本概念連接天線和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量。 因此它應(yīng)能將天線接收的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)以

9、最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)。這樣，就要求傳輸線必須屏蔽或平衡。 當(dāng)傳輸線的幾何長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)就叫做長(zhǎng)傳輸線，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)線。超短波段的傳輸線一般有兩種：平行線傳輸線和同軸電纜傳輸線（微波傳輸線有波導(dǎo)和微帶等） 。平行線傳輸線通常由兩根平行的導(dǎo)線組成。它是對(duì)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(dǎo)線為芯線和屏蔽銅網(wǎng)，因銅網(wǎng)接地，兩根導(dǎo)體對(duì)地不對(duì)稱，因此叫做不對(duì)稱式或不平衡式傳輸線。同軸電纜工作頻率范圍寬，損耗小，對(duì)靜電耦合有一定的屏蔽作用，但對(duì)磁場(chǎng)的干擾卻無(wú)能為力。使用時(shí)切忌與有強(qiáng)電流的線路并行走向，

10、也不能靠近低頻信號(hào)線路。2.1 傳輸線的種類2.2 傳輸線的特性阻抗無(wú)限長(zhǎng)傳輸線上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號(hào)。表示。同軸電纜的特性阻抗 。138/rlog(D/d)歐姆。 通常。=50歐姆/或75歐姆 式中，D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑； d為其芯線外徑； r為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。 由上式不難看出，饋線特性阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與饋線長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線終端所接負(fù)載阻抗大小無(wú)關(guān)。9.5 W80 ohms50 ohms朝前: 10W返回: 0.5W這里的反射損耗為 10log(10/0.5) = 13dB VSWR 是反射損耗的另一種計(jì)量2.

11、3 反射損耗當(dāng)饋線和天線匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線上只有入射波，沒(méi)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，饋線上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。 而當(dāng)天線和饋線不匹配時(shí)，也就是天線阻抗不等于饋線特性阻抗時(shí)，負(fù)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(lái)形成反射波。 2.4 電壓駐波比在不匹配的情況下,饋線上同時(shí)存在入射波和反射波。兩者疊加，在入射波和反射波相位相同的地方振幅相加最大，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方振幅相減為最小，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅則介于波幅與波節(jié)之間。這種合成波稱為駐波。反射波和入射波幅度之

12、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max （1+） 駐波系數(shù) 駐波波節(jié)電壓輻度最小值min （1-） 終端負(fù)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。2.4.1 測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果1.001.051.101.151.201.251.301.351.401.451.50820830840850860870880890M1M2VSWRA1Model: S331CSerial #: 00152018Date: 07/18/2002Time: 07:

13、04:19Resolution: 259ICAL: ON(COAX)CW: OFFVSWRFrequency (820.0 - 890.0 MHz)M1: 1.38 821.4 MHzM2: 1.08 844.7 MHz-50-40-30-20-10001020304050607080M1M2Distance-to-faultA2Model: S331CSerial #: 00152018Prop.Vel:0.800Date: 07/18/2002Time: 07:05:30Ins.Loss:0.000dB/mResolution: 259ICAL: ON(COAX)CW: OFFdBDist

14、ance (0.0 - 80.0 Meter)M1: -20.82 dB 27.91 MeterM2: -60.0 dB 13.02 Meter-5.0-4.5-4.0-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.0820830840850860870880890M1M2Cable/Waveguide LossA3Model: S331CSerial #: 00152018Date: 07/18/2002Time: 07:07:33Resolution: 259ICAL: ON(COAX)CW: OFFdBFrequency (820.0 - 890.0 MHz)M1: -1.2

15、2 dB 886.2 MHzM2: -1.64 dB 871.0 MHz1.001.051.101.151.201.251.301.351.401.451.50820830840850860870880890M1M2VSWRA4Model: S331CSerial #: 00152047Date: 07/18/2002Time: 07:09:04Resolution: 259ICAL: ON(COAX)CW: OFFVSWRFrequency (820.0 - 890.0 MHz)M1: 1.32 820.0 MHzM2: 1.28 890.0 MHz2.4.2 饋線路由長(zhǎng)度的影響?zhàn)伨€路由長(zhǎng)度

16、的影響天線本身駐波比 天饋線輸入端駐波比 饋線長(zhǎng)為25米 饋線長(zhǎng)為30米 饋線長(zhǎng)為30米 饋線長(zhǎng)為50米 饋線長(zhǎng)為60米 1.131.11.11.091.081.071.341.26 1.25 1.22 1.20 1.18 1.31.23 1.22 1.20 1.18 1.16 1.41.31 1.29 1.26 1.24 1.21 在饋線與接頭完全匹配的正常情況下，對(duì)天線的不同駐波比和饋線長(zhǎng)度有如下的定量計(jì)算可供參考（假設(shè)基站饋線的平均插損為0.4dB/10米）：2.4.3 跳線對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響跳線對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響天線駐波比為天線駐波比為1.3時(shí)時(shí) 序號(hào)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 SX

17、線線 1.051.101.151.201.251.30 SZ終終 1.2261.2851.3441.441.4631.523天線駐波比為天線駐波比為1.4時(shí)時(shí) 序號(hào)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 SX線線 1.051.101.151.201.251.30 SZ終終 1.2821.3441.4061.4691.5321.595如果跳線接頭的駐波比分別為下表SX線所列各值，我們可以得到饋線長(zhǎng)50米時(shí)的天線輸出端最大駐波比為表中SZ終所示。并且其駐波比曲線將隨著饋線的長(zhǎng)短不同呈現(xiàn)密度不同的近似等周期的波浪線形式。 也就是說(shuō)，如果饋線跳線接頭的駐波比超過(guò)1.10以后，即使饋線長(zhǎng)50米，天線饋線終端的駐波

18、比也可能超過(guò)1.3。同時(shí)天線的駐波比越大則受到的影響就愈突出。電纜電纜 50 ohms 天線天線 50 ohms要獲得良好的電性能阻抗必須匹配 80 ohms2.5 匹配和失配什么叫匹配？ 我們可簡(jiǎn)單地認(rèn)為，饋線終端所接負(fù)載阻抗等于饋線特性阻抗。時(shí)，稱為饋線終端是匹配連接。當(dāng)使用的終端負(fù)載是天線時(shí)，如果天線振子截面積較大，輸入阻抗隨頻率的變化就較小，容易和饋線保持匹配，這時(shí)振子具有較寬的頻帶特性；反之，則較窄。 在實(shí)際工作中，天線的輸入阻抗還會(huì)受周圍物體存在和雜散電容的影響。為了使饋線與天線嚴(yán)格匹配，在架設(shè)天線時(shí)還需要通過(guò)測(cè)量，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整天線的結(jié)構(gòu)，或加裝匹配裝置。3 3 天線基本原理天線基本

19、原理 導(dǎo)線載有高頻交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射效率與導(dǎo)線的長(zhǎng)短和形狀有關(guān)。如果導(dǎo)線位置如由于兩導(dǎo)線的距離很近，且兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線張開(kāi)，這時(shí)由于兩導(dǎo)線的電流方向相同，由兩導(dǎo)線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線的電流很小，輻射很微弱。 當(dāng)導(dǎo)線的有效電長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，同時(shí)導(dǎo)線張開(kāi)形成開(kāi)放的輻射場(chǎng)，就能形成較強(qiáng)的輻射，通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線稱為振子。 閉合場(chǎng)閉合場(chǎng)半開(kāi)放場(chǎng)半開(kāi)放場(chǎng)開(kāi)放場(chǎng)開(kāi)放場(chǎng)B B l la a h h b lahb l a hb la h

20、把從導(dǎo)線上傳下來(lái)的電信號(hào)做為無(wú)線電波發(fā)射到空間. 收集無(wú)線電波并產(chǎn)生電信號(hào)-能量轉(zhuǎn)化的工具3.1 天線作用天線作用3.2 開(kāi)放的場(chǎng)開(kāi)放的場(chǎng)3.3 同軸線變化為半波振子同軸線變化為半波振子1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)一個(gè)1/2波長(zhǎng)的對(duì)稱振子 在900MHz 約 170mm長(zhǎng) 400MHz 約 400mm 長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)振子振子波長(zhǎng)波長(zhǎng)3.3.1 對(duì)稱振子與折合振子 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)與波長(zhǎng)相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子。將振子折合起來(lái)的，稱為折合振子。3.4 定向天線增益與水平波瓣寬度定向天線增益與水平波瓣寬度= 兩個(gè)天線為一個(gè)整體；= 傳

21、輸兩個(gè)獨(dú)立的電磁波V/H (垂直/水平)傾斜 (+/- 45)3.5 雙極化天線雙極化天線 隔離代表饋送到一種極化的信號(hào)在另外一種極化中出現(xiàn)的比例 1000mW (即1W)1mW在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW) = 30dB3.6 (極化極化)隔離隔離3.7 天線的輸入阻抗 天線和饋線的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)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(huì)減少?gòu)奶炀€進(jìn)入饋線的有效信號(hào)功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線的輸入阻抗為純電阻。 輸入阻抗與天線的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)，基本半波振子，即由中間對(duì)稱饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)

22、線，其輸入阻抗為（73.142.5）歐姆。當(dāng)把振子長(zhǎng)度縮短時(shí)，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(biāo)稱75歐）。3.8 方向性 天線的方向性是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來(lái)表示。 方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。3.8.1 方向圖3.8.2 工作帶寬1 頻率帶寬(電壓駐波比) 無(wú)論是發(fā)射天線還是接收天線，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時(shí)天線所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它

23、所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。 工作頻率范圍的定義：規(guī)定的駐波比特性下天線的工作頻帶寬度。在移動(dòng)通信基站技術(shù)條件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中定義天線的輸入駐波比1.5時(shí)。2 方向圖帶寬 天線不是在全工作頻段內(nèi)都會(huì)符合方向圖特性的要求。 按照設(shè)計(jì)要求在一定的頻率范圍內(nèi)方向圖特性要滿足特定要求，如主波束寬度、第一旁瓣、第一零值、增益、前后比、互調(diào)、交叉極化鑒別等。在 890 MHz 1/2 波長(zhǎng) 為 170mm, 在960 MHz 為 155mm 162mm對(duì) 9300MHz 將是最佳的該天線的頻帶寬度 = 960 - 890 = 70MHz 當(dāng)天線的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線性能要下降。 在天線工

24、作頻帶內(nèi),天線性能下降不多,仍然是可以接受的在在 930MHz 1/2 波長(zhǎng)振子波長(zhǎng)振子最佳最佳在在 960MHz天線振子天線振子在在890MHz3.8.3 輻射效率輻射效率頂視頂視側(cè)視側(cè)視 一個(gè)單一的對(duì)稱振子具有“面包圈” 形的方向圖3.8.4 控制輻射能量為了把信號(hào)集中到所需要的地方，要求把“面包圈” 壓成扁平的。增益= 10log(4mW / 1mW) = 6dBd一個(gè)對(duì)稱臺(tái)振子一個(gè)對(duì)稱臺(tái)振子假設(shè)在接收機(jī)中假設(shè)在接收機(jī)中有1mW功率功率 在陣中有在陣中有4個(gè)對(duì)稱振子個(gè)對(duì)稱振子 在接收機(jī)中就在接收機(jī)中就有4 mW功率功率 更加集中的信號(hào)3.8.5 陣列天線陣列天線 增益是指在輸入功率相等的

25、條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。3.8.6 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 在我們的“扇形覆蓋天線”中，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益。這里, “扇形覆蓋天線” 與單個(gè)對(duì)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 ”將在接收機(jī)中有將在接收機(jī)中有8mW功率功率 “全向陣全向陣” 例如在接收機(jī)中為例如在接收機(jī)中為4mW功率功率 (頂視)天線天線3.8.7 反射板控制聚焦反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天

26、線一個(gè)單一對(duì)稱振子dipole具有面包圈形的方向圖輻射 一個(gè)各向同性isotropic的輻射器在所有方向具有相同的輻射一個(gè)天線與對(duì)稱振子相比較的增益用“dBd”表示一個(gè)天線與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示例如: 3dBd = 5.17dBi2.17dB 半波對(duì)稱振子的增益為2.17dB 3.9 dBd 和 dBi的區(qū)別前向功率后向功率后向功率以dB表示的前后比 = 10 log 典型值為30dB 左右目的是有一個(gè)盡可能小的反向功率(前向功率前向功率)(反向功率反向功率)3.10前后向輻射比(前后比) 方向圖中，前后瓣最大電平之比稱為前后比。它大，天線定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹?/p>

27、線的前后比為，所以對(duì)來(lái)自振子前后的相同信號(hào)電波具有相同的接收能力。3.11 波束寬度3.11.1 水平面半功率角水平面半功率角3.11.2 垂直面半功率角垂直面半功率角上旁瓣抑制下旁瓣抑制3.11.3 方向圖旁瓣顯示 一般說(shuō)來(lái)，天線的主瓣波束寬度越窄，天線增益越高。3.11.4 天線增益與方向圖的關(guān)系天線增益與方向圖的關(guān)系3.11.5 零值填充零值填充3.11.6 波束賦型波束賦型3.11.7 典型方向圖典型方向圖3.11.8 旁瓣抑制旁瓣抑制無(wú)下傾電下傾機(jī)械下傾3.12 波束的下傾用于:控制覆蓋、減小交調(diào)兩種方法:機(jī)械調(diào)整、電設(shè)計(jì)無(wú)下傾無(wú)下傾在饋電網(wǎng)絡(luò)中在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長(zhǎng)度相等路徑長(zhǎng)度相等電

28、下傾電下傾在饋電網(wǎng)絡(luò)中在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長(zhǎng)度不相等路徑長(zhǎng)度不相等3.12.1電下傾的產(chǎn)生電下傾的產(chǎn)生無(wú)下傾無(wú)下傾電下傾電下傾3.12.2電下傾情況下的波束覆蓋電下傾情況下的波束覆蓋無(wú)下傾無(wú)下傾機(jī)械下傾機(jī)械下傾3.12.3 機(jī)械下傾情況下的波束覆蓋機(jī)械下傾情況下的波束覆蓋3.12.4 實(shí)現(xiàn)可變電下傾實(shí)現(xiàn)可變電下傾互調(diào)是指非線性射頻線路中，兩個(gè)或多個(gè)頻率混合后所產(chǎn)生的噪音信號(hào)。 互調(diào)產(chǎn)生的本來(lái)并不存在“錯(cuò)誤”信號(hào)，此信號(hào)會(huì)被系統(tǒng)誤認(rèn)為是真實(shí)的信號(hào)。 互調(diào)可由有源元件（無(wú)線電設(shè)備、二極管）或無(wú)源元件（電纜、接頭、天線、濾波器）引起。具有兩個(gè)載波信號(hào)的互調(diào)失真頻率實(shí)例具有兩個(gè)載波信號(hào)的互調(diào)失真頻率實(shí)例頻

29、率A及B上的載波，產(chǎn)生如下互調(diào)信號(hào)：1階： A，B2階： （A+B），（A-B）3階： （2AB），（2B A）4階： （3AB），（3B A），（2A2B）5階： （4AB），（4B A），（3A2B），（3B 2A）互調(diào)失真如何影響系統(tǒng)的性能？互調(diào)失真如何影響系統(tǒng)的性能？ 較高功率的發(fā)射信號(hào)通常會(huì)混合產(chǎn)生互調(diào)信號(hào)，最后進(jìn)入接收波段。 而基站天線接收的信號(hào)通常功率較低。 如果互調(diào)信號(hào)與實(shí)際的接收信號(hào)具有相近或較高的功率，系統(tǒng)會(huì)誤把互調(diào)信號(hào)視為真實(shí)信號(hào)。3.13 三階互調(diào)1. 構(gòu)件材料2. 磁滯的關(guān)系，鐵質(zhì)材料是屬非線性的3. 材料不純4. 電鍍問(wèn)題5. 接觸區(qū)域/電流密度6. 觸點(diǎn)壓力 三階

30、互調(diào)失真信號(hào)（A=935MHz，B=960MHz) 2A-B=1870-960=910MHz 2B-A=1920-935=985MHz A及B代表GSM發(fā)射頻率 2A-B進(jìn)入GSM接收波段，帶來(lái)問(wèn)題。 五階互調(diào)失真信號(hào)（A=935MHz，B=954MHz在中國(guó)移動(dòng)GSM的下行頻段內(nèi)） 3A-2B=2805-1908=897MHz（在中國(guó)移動(dòng)GSM上行頻段內(nèi)）3.13.1 互調(diào)產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)生4 典型技術(shù)指標(biāo)5 基站天線選型參考文檔： 8 安裝規(guī)范安裝規(guī)范8.1 支撐、支架8.2 全向天線8.3 定向天線8.4 饋線系統(tǒng)與防水8.5 跳線8.6 雷電防護(hù)8.7 天線調(diào)整8.8 規(guī)范安裝對(duì)比 8.1

31、支撐、支架支撐、支架天支安裝位置應(yīng)與設(shè)計(jì)相符。天支應(yīng)保證施工人員安裝天線時(shí)的安全和方便。天支安裝必須對(duì)地垂直（允許誤差0.5）。全向天支距塔身的距離應(yīng)大于3m。定向天支應(yīng)符合定向天線安裝要求?？臻g分集天線天支必須符合安裝標(biāo)準(zhǔn)，同一扇區(qū)兩個(gè)支架的水平間距必須保持在3.5m以上，相鄰的兩個(gè)扇區(qū)支架之間的水間距必須保持在1.0m以上。8.2 全向天線全向天線全向天支安裝位置應(yīng)與設(shè)計(jì)相符。鐵塔頂平臺(tái)安裝全向天線時(shí)，天線水平間距必須大于4m。天線安裝于塔身平臺(tái)時(shí)，天線與塔體水平距離應(yīng)大于3m。全向天線與同平臺(tái)其它天線水平間距應(yīng)大于2.5m。上、下平臺(tái)全向天線的垂直距離應(yīng)大于1m。如GSM900與CDMA

32、800MHz 天饋分層安裝時(shí)垂直間距應(yīng)不小于5m。全向天線的固定底座上平面應(yīng)與安裝天支頂端基本平行。（允許誤差5cm）全向天線安裝后必須保證對(duì)地垂直（允許誤差0.5）。8.3 定向天線定向天線天線的空間隔離按照以下原則： 1 同系統(tǒng)共站的天線 a. 同扇區(qū)天線：GSM900水平隔離 3.5m以上；DCS1800水平隔離1.5m以上 b. 不同扇區(qū)天線：GSM900水平隔離2.5m以上；DCS1800水平隔離2m以上 c. 不同系統(tǒng)天線：GSM900與DCS1800、CDMA800水平隔離2.5米以上。 2 異系統(tǒng)共站的天線 a. 水平隔離度2米以上 b. 垂直隔離度1米以上同扇區(qū)單極化天線水平

33、間距應(yīng)大于3.5m,相鄰扇區(qū)間天線水平間距應(yīng)大于1m。上、下平臺(tái)間天線垂直分集距離應(yīng)大于1m。如果GSM:900與CDMA800分層安裝時(shí)垂直間距不小于5m；GSM900和DCS1800安裝在同平臺(tái)時(shí)，天線水平間距應(yīng)大于1m。天線安裝完成后須保證在天線主輻射方向前方10m距離內(nèi)無(wú)任何金屬物體。天線安裝后天支兩端應(yīng)分別超出天線長(zhǎng)度20cm以上,以保證天線二次避雷和安裝牢固。 微波天線與GSM天線安裝于同一平臺(tái)上時(shí)，微波天線朝向應(yīng)處于不同小區(qū)天線間。天線安裝在樓頂圍墻上時(shí)底部須高出圍墻頂部最高部分，與樓體夾角應(yīng)大于45。直放站中的施主天線和重發(fā)天線的水平間距30m，垂直間距15m8.4 饋線系統(tǒng)與

34、防水饋線系統(tǒng)與防水饋線的量裁布放按照節(jié)約的原則先量后裁。制作饋線接頭時(shí)，饋線的內(nèi)芯不得留有金屬毛刺和其他遺留物。饋線布放時(shí)應(yīng)橫平豎直，嚴(yán)禁相互交叉，必須做到順序一致，兩端表識(shí)明確，并兩端對(duì)應(yīng)。表識(shí)應(yīng)粘貼與兩端接頭約20cm處。饋線必須用饋線固定卡子固定。饋線卡子間距垂直方向不大于1.5m。如無(wú)法用饋線卡子固定時(shí)，可將饋線順序相互綁扎。饋線單次彎曲半徑應(yīng)符合以下要求：78饋線30cm；54饋線40cm，15/850cm （大于饋線10倍直徑）；饋線多次彎曲半徑應(yīng)符合以下要求：78饋線45cm；54饋線60cm，15/880cm 。饋線拐彎布放時(shí)應(yīng)圓滑、無(wú)硬彎，并避免接觸尖銳物體劃傷進(jìn)水。饋線進(jìn)機(jī)

35、房必須留有防水彎以防止雨水沿饋線進(jìn)入機(jī)房。饋線、信號(hào)線必須與（220V以上）的電源線有20cm以上的間距。天線、饋線等器件、線纜必須標(biāo)識(shí)明確并相互對(duì)應(yīng)。接頭必須緊固無(wú)松動(dòng)、無(wú)劃傷、無(wú)露銅、無(wú)變型。連接點(diǎn)要做好防水處理室外每一處節(jié)點(diǎn)都須用膠泥、膠帶做好防水密封處理。防水密封處理為防水膠帶-防水膠泥-防水膠帶三層，最外層應(yīng)充分拉伸并至下而上纏繞。防雷接地、線纜連接各節(jié)點(diǎn)應(yīng)充分拉抻膠泥和膠帶以防止出現(xiàn)后期出現(xiàn)“曝膠 ”現(xiàn)象。8.5 跳線跳線1/2跳線單次彎曲半徑20cm；多次彎曲半徑30cm。跳線與天線、饋線接頭應(yīng)連接可靠并密封良好。跳線應(yīng)使用扎帶綁扎牢固、松緊適宜，嚴(yán)禁打硬折、死彎，以免損傷跳線。應(yīng)避免跳線與尖銳物體直接接觸。跳線與天線的連接處應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以便日后維護(hù)。跳線與饋線的接頭處應(yīng)固定牢靠，防止晃動(dòng)。8.6 雷電防護(hù)雷電防護(hù)塔體防雷地線（40mm4mm以