8天饋線技術講解課件

1、天饋線技術 第1頁，共65頁。目標掌握天線工作原理和主要性能指標掌握天線的種類和選型掌握天線的測試及故障處理掌握CDMA天饋優(yōu)化調(diào)整學習完本章內(nèi)容，您應該能夠：2第2頁，共65頁。目錄天線的工作原理天線的性能指標天線的分類天線的選型饋線的種類和選擇天饋線測試及常見故障處理3第3頁，共65頁。天線的工作原理基站天饋系統(tǒng)示意圖8防雷保護器主饋線（7/8“）5饋線卡6走線架4接地裝置3接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶1天線調(diào)節(jié)支架GSM/CDMA板狀天線抱桿（50114mm）2室外饋線9室內(nèi)超柔饋線7饋線過線窗基站主設備天線的位置和作用4第4頁，共65頁。無線電波的概念: 無線電波是一種能量傳

2、輸形式，在傳播過程中，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。天線的工作原理5第5頁，共65頁。無線電波的波長、頻率和傳播速度的關系：可用式 / 表示。在公式中，為速度，單位為米/秒； 為頻率，單位為赫芝；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質中傳播時，速度是不同的，因此波長也不一樣。波長天線的工作原理6第6頁，共65頁。天線的工作原理無線電波傳播電場電場電場振子電波傳輸方向磁場磁場7第7頁，共65頁。天線的工作原理當導線載有交變電流時，就可以形成電磁波的輻射；如果兩導線的距離很近，導線中電流方向相反，感應電動勢互相抵消，因此輻射很微弱；如果

3、將兩導線張開，由于兩導線的電流方向相同，輻射較強；當導線的長度可與波長相比擬時，導線上的電流就大大增加，因而就能形成較強的輻射；通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導線稱為振子；兩臂長度均為1/4波長的振子叫做對稱半波振子。8第8頁，共65頁。天線的工作原理天線的結構天線是由一系列半波振子疊加而成1/4 Wavelength1/4 Wavelength1/2 WavelengthDipole內(nèi)部組成：槽板、饋電網(wǎng)絡、振子外部組成：天線罩、端蓋、接頭9第9頁，共65頁。問題任何一段導體都可以輻射電磁波嗎？導體輻射電磁波的能力為什么與長度和形狀有關？發(fā)射天線和接收天線可以互換嗎？天線內(nèi)部和外部組成怎樣？什

4、么是垂直極化波？什么是垂直極化天線？10第10頁，共65頁。目錄天線的工作原理天線的性能指標天線的分類天線的選型饋線的種類和選擇天饋線測試及常見故障處理11第11頁，共65頁。 電性能參數(shù)Electrical properties工作頻段輸入阻抗駐波比極化方式增益方向圖水平、垂直波瓣3dB寬度下傾角前后比旁瓣抑制與零點填充功率容量三階互調(diào)天線口隔離機械參數(shù)Mechanical properties尺寸重量天線罩材料外觀顏色工作溫度存儲溫度風載迎風面積接頭型式包裝尺寸天線抱桿防雷天線的性能參數(shù)12第12頁，共65頁。天線的方向圖天線輻射的電磁場在固定距離上隨角坐標分布的圖形，稱為方向圖。用輻射場

5、強表示的稱為場強方向圖，用功率密度表示的稱之功率方向圖，用相位表示的稱為相位方向圖。天線方向圖是空間立體圖形，但是通常用兩個互相垂直的主平面內(nèi)的方向圖來表示，稱為平面方向圖，一般叫作垂直方向圖和水平方向圖。就水平方向圖而言，有全向天線與定向天線之分，而定向天線的水平方向圖的形狀也有很多種，如心型、8字形等。天線具有方向性本質上是通過陣子的排列以及各陣子饋電相位的變化來獲得的，在原理上與光的干涉效應十分相似。因此會在某些方向上能量得到增強，而某些方向上能量被減弱，即形成一個個波瓣（或波束）和零點。能量最強的波瓣叫主瓣，上下次強的波瓣叫第一旁瓣，依次類推。對于定向天線，還存在后瓣。 13第13頁，

6、共65頁。對稱半波振子方向圖頂視側視定向天線方向圖全向天線方向圖天線的方向圖14第14頁，共65頁。增益天線的增益指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元或半波振子在空間同一點處所產(chǎn)生的場強的平方之比，即功率之比。一般與天線方向圖有關，方向圖主瓣越窄，后瓣、旁瓣越小，增益越高。 單位：dBi或dBddBi是以理想點源天線增益為參考基準Isotropic。dBd是以半波振子天線增益為參考基準Dipole。 dBi dBd2.15 天線作為一種無源器件，其增益的概念與一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天線本身并沒有把增加所輻射信號的能量，它只是通過天線陣子的組合

7、并改變其饋電方式把能量集中到某一方向。增益是天線的重要指標之一，它表示天線在某一方向能量集中的能力15第15頁，共65頁。波束寬度波束寬度16第16頁，共65頁。波束寬度定向天線：65/90/105/120 全向天線：360水平波瓣3dB寬度：基站天線水平半功率角有360、210、120、90、65、60、45、 33等，城市中最常用的是6517第17頁，共65頁。 定向天線： 全向天線：垂直波瓣3dB寬度：垂直半功率角有6.5、13、25、78等。 城市中最常用的是13 波束寬度18第18頁，共65頁。前后比：前后抑制比是指天線在主瓣方向與后瓣方向信號輻射強度之比，天線的后向18030以內(nèi)的

8、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。對于密集市區(qū)要積極采用前后比抑制大的天線。 F/B = 10 log typically ： 25dB (前向功率)后向功率)后向功率前向功率前后比19第19頁，共65頁。零點填充和上副瓣抑制 零點填充零點填充，基站天線垂直面內(nèi)采用賦形波束設計時，為了使業(yè)務區(qū)內(nèi)的輻射電平更均勻，下副瓣第一零點需要填充，不能有明顯的零深。高增益天線由于其垂直半功率角較窄，尤其需要采用零點填充技術來有效改善近處覆蓋。 通常零深相對于主波束大于-26dB即表示天線有零點填充，有的供應商采用百分比來表示，如某天線零點填充為10%，這兩種表示方法的

9、關系為： Y dB20log(X%/100%)如：零點填充10%，即X=10； 用dB表示：Y=20log(10%/100%)20dB上副瓣抑制上副瓣抑制，對于小區(qū)制蜂窩系統(tǒng)，為了提高頻率復用效率， 減少對鄰區(qū)的同頻干擾，基站天線波束賦形時應盡可能降低那些瞄準干擾區(qū)的副瓣，提高 D/U值，上第一副瓣電平應小于-18dB，對于大區(qū)制基站天線無這一要求。 20第20頁，共65頁。天線的極化 極化是指天線輻射的電場矢量在空間的取向，基站天線通常使用線極化。以大地為基準面，電場矢量垂直于地面為垂直極化（VP），平行于地面為水平極化（HP）。在雙極化天線中，通常使用+45和-45正交雙線極化。垂直極化水

10、平極化+ 45度傾斜的極化- 45度傾斜的極化21第21頁，共65頁。雙極化天線兩個天線為一個整體，傳輸兩個獨立的波。V/H (垂直/水平)傾斜 (+/- 45)天線的極化22第22頁，共65頁。天線的極化雙極化天線單極化天線多采用垂直線極化雙極化天線多采用45雙線極化23第23頁，共65頁。天線的極化極化是描述電磁波場強矢量空間指向的一個輻射特性，當沒有特別說明時，通常以電場矢量的空間指向作為電磁波的極化方向，而且是指在該天線的最大輻射方向上的電場矢量來說的。電場矢量在空間的取向在任何時間都保持不變的電磁波叫直線極化波，有時以地面作參考，將電場矢量方向與地面平行的波叫水平極化波，與地面垂直的

11、波叫垂直極化波。電場矢量在空間的取向有的時候并不固定，電場失量端點描繪的軌跡是圓，稱圓極化波；若軌跡是橢圓，稱之為橢圓極化波，橢圓極化波和圓極化波都有旋相性。不同頻段的電磁波適合采用不同的極化方式進行傳播，移動通信系統(tǒng)通常采用垂直極化，而廣播系統(tǒng)通常采用水平極化，橢圓極化通常用于衛(wèi)星通信。目前常見的極化方式有單極化天線、雙極化天線兩種，其本質都是線極化方式。雙極化天線利用極化分集來減少移動通信系統(tǒng)中多徑衰落的影響，提高基站接收信號質量的，通常有0/90、45/-45兩種。對于CDMA800頻段，水平極化波的傳播效果不如垂直極化，因此目前很少采用0/90的交叉極化天線。24第24頁，共65頁。工

12、作帶寬（ BANDWIDTH ）= 896 - 824 = 72MHzOptimum 1/2 wavelengthfor dipole at 860MHzat 896MHzAntenna Dipoleat 824MHz工作頻段 25第25頁，共65頁。輸入阻抗50Cable 50 ohmsAntenna 50 ohms26第26頁，共65頁。9.5 W80 ohms50 ohmsForwarda: 10WBackward: 0.5W假設基站發(fā)射功率是10W，反射回0.5W，由此可算出:反射系數(shù)： 開平方(0.5/10)0.2238駐波比：VSWR=(1+)/(1- )1.57 回波損耗： RL

13、10lg(10/0.5)=13dB，回波損耗與反射系數(shù)的關系：RL=-20lg 一般要求天線的駐波比小于1.5，駐波比是越小越好，但工程上沒有必要追求過小的駐波比。駐波比（VSWR）27第27頁，共65頁。回波損耗 回波損耗RLRL=10lg（入射功率/反射功率），以分貝表示RL的值在0dB到無窮大之間，回波損耗越小表示匹配越差，反之則匹配越好。0dB表示全反射，無窮大表示完全匹配。在移動通信中，一般要求回波損耗大于14dB（對應VSWR=1.5）例如Pf10W，Pr0.5W，則RL=10lg（10/0.5）13dBVSWR與RL值有一個轉換關系28第28頁，共65頁。當饋線和天線匹配時，高頻

14、能量全部被負載吸收，饋線上只有入射波，沒有反射波。饋線上傳輸?shù)氖切胁ǎ伨€上各處的電壓幅度相等，饋線上任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形成反射波端口隔離度：對于多端口天線，如雙極化天線、雙頻段雙極化天線，收發(fā)共用時端口之間的隔離度應大于30dB。 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。對于基站全向天線必須允許天線倒置安裝，同時滿足三防要求天饋線匹配及其他29第29頁，共65頁。下傾角（Down Tilt）下傾角天線下傾是

15、常用的一種增強主服務區(qū)信號電平，減小對其他小區(qū)干擾的一種重要手段。通常天線的下傾方式有機械下傾、電子下傾兩種方式。機械下傾是通過調(diào)節(jié)天線支架將天線壓低到相應位置來設置下傾角；而電子下傾是通過改變天線振子的相位來控制下傾角。當然在采用電子下傾角的同時可以結合機械下傾一起進行30第30頁，共65頁。電調(diào)下傾原理31第31頁，共65頁。不下傾Non down tilt電調(diào)下傾Electronic downtilt機械下傾Mechanical downtilt天線下傾32第32頁，共65頁。天線下傾角選擇設計天線傾角時必須考慮因素有：天線掛高，方位角，增益，垂直半功率 角以及小區(qū)的覆蓋范圍。=arct

16、an(H/D) +/2（R1000米的密集組網(wǎng)）33第33頁，共65頁。一般城區(qū)下傾角設置參考表6515dBi 天線下傾角設置值站距（米）天線有效掛高（米）水平半功率角（度）垂直半功率角（度）下傾角（公式一）建議下傾角（度）60035651311.511.570035651310.810.880035651310.310.39003565139.89.810003565139.59.534第34頁，共65頁。密集城區(qū)下傾角設置參考表6515dBi 天線下傾角設置值站距（米）天線有效掛高（米）水平半功率角（度）垂直半功率角（度）下傾角（公式一）建議下傾角（度）30030651318.018.04

17、0030651315.015.050030651313.313.3 結論：站距越近，同等增益天線所需要的下傾角越大。 35第35頁，共65頁。問題天線是無源器件，為什么會有增益？因為天線有增益，所以輸出功率大于輸入功率，對嗎？為什么機械下傾角度不能夠太大？不同頻段的天線可以互換使用嗎？36第36頁，共65頁。目錄天線的工作原理天線的性能指標天線的分類天線的選型饋線的種類和選擇天饋線測試及常見故障處理37第37頁，共65頁。天線的分類按輻射方向分全向天線定向天線38第38頁，共65頁。天線的分類室內(nèi)天線室外天線39第39頁，共65頁。天線的分類隱形天線和美化天線40第40頁，共65頁。天線的分類

18、智能天線41第41頁，共65頁。天線的分類天線分布系統(tǒng)42第42頁，共65頁。目錄天線的工作原理天線的性能指標天線的分類天線的選型饋線的種類和選擇天饋線測試及常見故障處理43第43頁，共65頁。天線選擇移動通信網(wǎng)絡中，天線的選擇是一個很重要的部分，應根據(jù)網(wǎng)絡的覆蓋要求、話務量、干擾和網(wǎng)絡服務質量等實際情況來選擇天線。天線選擇得當，可以改善覆蓋效果，減少干擾，改善服務質量根據(jù)地形或話務量的分布可以把天線使用的環(huán)境分為8 種類型：市區(qū)（高樓多，話務大）、郊區(qū)（樓房較矮，開闊）、農(nóng)村（話務少）、公路（帶狀覆蓋）、山區(qū)（或丘陵，用戶稀疏）、近海（覆蓋極遠，用戶少）、隧道、大樓室內(nèi)。 44第44頁，共6

19、5頁。市區(qū)基站天線選擇 應用環(huán)境特點：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，提高頻率復用率。天線選用原則：1、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；2、方向圖的選擇：在市區(qū)主要考慮提高頻率復用度，因此一般選用定向天線；3、半功率波束寬度的選擇：為了能更好地控制小區(qū)的覆蓋范圍來抑制干擾，市區(qū)天線水平半功率波束寬度選6065。在天線增益及水平半功率角度選定后，垂直半功率角也就定了；4、天線增益的選擇：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。同時天線的體積和重量可以變小，有利于安裝和降低

20、成本。根據(jù)目前天線型號，建議市區(qū)天線增益視基站疏密程度及城區(qū)建筑物結構等選用15-18dBi增益的天線。若市區(qū)內(nèi)用作補盲的微蜂窩天線增益可選擇更低的天線如10-12dBi的天線；5、預置下傾角及零點填充的選擇：市區(qū)天線一般來都要設置一定的下傾角，因此為增大以后的下傾角調(diào)整范圍，可以選擇具有固定電下傾角的天線（建議選3-6）。由于市區(qū)基站覆蓋距離較小，零點填充特性可以不作要求；天線選擇45第45頁，共65頁。6、下傾方式選擇：由于市區(qū)的天線傾角調(diào)整相對頻繁，且有的天線需要設置較大的傾角，而機械下傾不利于干擾控制，所以在可能的情況下建議選用預置下傾天線。條件成熟時可以選擇電調(diào)天線；7、下傾角調(diào)整范

21、圍選擇：由于在市區(qū)出于干擾控制的原因，需要將天線的下傾角調(diào)得較大，一般來說電調(diào)天線在下傾角的調(diào)整范圍方面是不會有問題的。但是在選擇機械下傾的天線時，建議選擇下傾角調(diào)整范圍更大的天線，最大下傾角要求不小于14；8、在城市內(nèi)，為了提高頻率復用率，減小越區(qū)干擾，有時需要設置很大的下傾角，而當下傾角的設置超過了垂直面半功率波束寬度的一半時，需要考慮上副瓣的影響。所以建議在城區(qū)選擇第一上副瓣抑制的賦形技術天線，但是這種天線通常無固定電下傾角。推薦：半功率波束寬度65/中等增益/帶固定電下傾角或可調(diào)電下傾機械下傾的雙極化天線。 天線選擇46第46頁，共65頁。 天線的選型 市區(qū)密集市區(qū)：基站間距30050

22、0米。宜選用水平半功率點張角是65度，天線增益是15dBi，下傾角度36度的雙極化天線。中等密集市區(qū)：基站間距離大于500米，采用增益在1718dBi左右，內(nèi)置電下傾角大約在6度左右的天線 。低話務量市區(qū)：由于基站間距離可能更大一些，采用增益在18dBi左右，內(nèi)置電下傾角大約3左右的天線 。47第47頁，共65頁。市區(qū)基站天線選擇a、通常選用水平半功率角6065的定向天線；b、一般選擇15dBi左右的中等增益天線；c、最好選擇帶有一定電下傾角（36）的天線；d、建議選擇雙極化天線。郊區(qū)基站天線選擇a、根據(jù)實際情況選擇水平半功率角65或90的定向天線；b、一般選擇1518dBi的中、高增益天線；

23、c、根據(jù)具體情況決定是否采用預置下傾角；d、雙極化和垂直極化天線均可選用。天線選擇48第48頁，共65頁。農(nóng)村基站天線選擇a、根據(jù)具體情況和要求選擇90、120定向天線或全向天線；b、所選的定向天線增益一般比較高（1618dBi）；c、一般不選預置下傾天線，高站可優(yōu)先選擇零點填充天線；d、建議選擇垂直極化天線。公路基站天線選擇a、一般選擇窄波束、高增益的定向天線，也可以根據(jù)實際情況選擇8字型天線、全向天線；b、公路基站對覆蓋距離要求高，因此一般不選預置下傾角天線；c、建議選擇垂直極化天線；d、所選定向天線的前后比不宜太高。天線選擇49第49頁，共65頁。電調(diào)天線 在城鎮(zhèn)繁華區(qū)域，不但多徑反射復

24、雜，而且頻率復用規(guī)劃的站址相互制約、相互干擾嚴重。還有，某些場景的話務量變化復雜，比如一天中白天和夜晚的話務量來自不同的局部區(qū)域，或者平時和節(jié)假日的話務量來自不同的局部區(qū)域等等。要平衡和解決這些矛盾的較好辦法是采用連續(xù)電調(diào)基站天線。使用環(huán)境天線描述下傾角型號話務量較大的市區(qū)雙極化連續(xù)電調(diào)65度15dBi天線0-14連續(xù)可調(diào)ODP-065R15DB(V)話務量中等的市區(qū)雙極化連續(xù)電調(diào)65度17dBi天線0-10連續(xù)可調(diào)ODP-065R17DB(V)天線的選型50第50頁，共65頁。天線的選型低增益天線城市人口密集的市區(qū)和商業(yè)中心，話務量越來越多，基站也越來越密集，每個基站的覆蓋半徑也越來越??；常

25、規(guī)使用的65度15、17dBi天線需要增大下傾角度來滿足覆蓋要求，但是隨著下傾角的增大，將帶來波束的變形，嚴重影響覆蓋質量。為了解決上述問題，低增益天線得到廣泛應用。低增益天線還具有尺寸小，安全系數(shù)高，更適合美化；垂直面波束寬度寬，覆蓋更均勻等優(yōu)點。隧道覆蓋推薦選擇10-12dB的八木/對數(shù)周期/平板天線安裝在隧道口內(nèi)側對2km以下的公路隧道進行覆蓋。 室內(nèi)覆蓋推薦室內(nèi)使用的全向天線：2dBi/垂直極化/全向天線。定向天線：7dBi/垂直極化/90度的定向天線。51第51頁，共65頁。窄波束天線鐵路、國道、高速公路等道路地區(qū)，如果覆蓋目標僅為高速公路或鐵路等交通干線 ，可以選擇一些波瓣寬度為3

26、0度左右的高增益天線。由于主瓣寬度較小，增益通常都在18dBi以上。天線種類天線尺寸（mm）預置電下傾角800、900MHz，3221dBi261558976.5 3800、900MHz，3218dBi1415572141 連續(xù)電調(diào)014800、900MHz，3221dBi2615572141 連續(xù)電調(diào)07天線的選型建議優(yōu)先選擇“8”字形天線或S0.5/0.5 配置，以減少高速移動用戶接近/離開基站附近時的切換52第52頁，共65頁。天線的選型天線高度設計同一基站不同小區(qū)的天線可以有不同的高度；對于地勢平坦的市區(qū)，一般天線的有效高度為30m左右；對于郊縣基站，天線高度可適當提高，一般在40m左

27、右；天線高度過高會降低天線附近的覆蓋電平（俗稱“塔下黑”），特別是全向天線該現(xiàn)象更為明顯。天線高度過高容易造成嚴重的越區(qū)覆蓋問題，影響網(wǎng)路質量。53第53頁，共65頁。天線的選型天線方位角設計應從整個網(wǎng)絡的角度考慮，在滿足覆蓋的基礎上，盡可能保證市區(qū)各基站三扇區(qū)天線方向一致，局部微調(diào)；城郊接合部、交通干道、郊區(qū)孤站可根據(jù)重點覆蓋目標對天線方向進行調(diào)整；天線的主瓣方向指向高話務密度區(qū)；市區(qū)相鄰扇區(qū)天線交叉覆蓋深度不宜超過10；郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等地相鄰小區(qū)交叉覆蓋深度不宜太深，同基站相鄰扇區(qū)天線夾角不能小于90度；為防止越區(qū)覆蓋，密集市區(qū)應避免天線主瓣正對較直的街道。54第54頁，共65頁。天線的選型天

28、線下傾角的設計要達到既能減少相鄰小區(qū)干擾，有可以滿足覆蓋的目的；要綜合考慮基站的發(fā)射功率、天線的高度、小區(qū)覆蓋范圍、無線傳播環(huán)境等因素；密集市區(qū)考慮帶電調(diào)下傾的天線；郊區(qū)和農(nóng)村使用機械下傾天線。55第55頁，共65頁。問題有哪些常用的天線？在不同的傳播環(huán)境下，天線是如何選型的？天線的高度、方位角、下傾角是如何設計的？56第56頁，共65頁。目錄天線的工作原理天線的性能指標天線的分類天線的選型饋線的種類和選擇天饋線測試及常見故障處理57第57頁，共65頁。饋線的種類和選擇饋線接頭保護盒饋線卡不同直徑的饋線饋線頭的安裝58第58頁，共65頁。饋線的種類和選擇59第59頁，共65頁。目錄天線的工作原理天線的性能指