天线原理介绍

天线原理介绍京信通信系统（中国）有限公司2010年12月传输线终端张角传输线对称振子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接收空间某特定方向来的电磁波的装置。天线的功能：能量转换－导行波和自由空间波的转换；定向辐射（接收）－具有一定的方向性。天线的辐射原理：天线原理—天线基本概念天线的辐射原理：天线原理—天线基本概念天线原理—天线基本概念电磁波辐射与场区的划分(a)感应近场(b)辐射近场(c)辐射远场天线实际使用区域为辐射远场区/62.013DR/222DR根据C（光速）=f（频率）×λ（波长）得出波长与频率成反比频率越低，波长越长，天线越大半波振子1/4波长1/4波长1/2波长半波振子波长1/2波长半波振子是天线的基本辐射单元天线原理—天线基本概念天线原理—天线基本概念小于半波长半波长大于半波长半波振子天线原理—天线基本概念天线原理—天线基本概念基站天线组成(定向）天线原理—天线基本概念基站天线组成（全向）天线原理—天线基本概念室内分布天线组成单锥全向吸顶双锥全向吸顶将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大。增益、方向图和天线尺寸之关系天线原理—天线基本概念天线增益的几个要点：天线是无源器件，不能产生能量。天线增益只是将能量有效集中向某特定方向辐射或接受电磁波的能力。天线的增益由振子叠加而产生。增益越高，天线长度越长。增益每提高3dB，天线体积变大一倍。对于基站天线，C取33000较为合适。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。增益、方向图和天线尺寸之关系天线原理—天线基本概念)(log103310dBVdBHCDG天线原理—天线基本概念垂直面波束宽度14度垂直面波束宽度7度垂直面波束宽度上3dB覆盖点主瓣顶点下3dB覆盖点主瓣覆盖距离14度667.84米198.49米114.48米553.36米7度307.19米198.49米145.79米161.4米基站设置----站高：35米，下倾角度：10度天线辐射参数辐射参数:主瓣；副瓣；半功率波束宽度；前后比；交叉极化鉴别率；增益；上旁瓣抑制；下零点填充；波束下倾角；天线原理—天线基本概念天线原理—天线基本概念方向图：由三维辐射立体图转化成的二维平面图形，包括水平面方向图及垂直面方向图。水平面垂直面天线辐射参数－波束宽度天线原理—天线基本概念10dB波瓣宽度120°(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB60°(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB3dB波瓣宽度上旁瓣(dB)下旁瓣(dB)天线辐射参数－旁瓣抑制、零点填充、波束下倾角天线原理—天线基本概念前后比是指扇形天线的前向辐射功率和后向辐射功率之比后向功率前向功率前后比(dB)=10log，典型值约为25dB目的是尽可能减少后向辐射功率前向功率后向功率天线辐射参数－前后比天线原理—天线基本概念天线原理—天线基本概念前后比较差前后比较好天线原理—天线基本概念实际站点的后瓣、旁瓣信号过强的原因分析1、天线本身指标不合格，前后比、旁瓣不理想2、扇区规划不合理、主方向反射、折射严重（如玻璃外墙阻挡、金属物质遮挡等）扇区偏移20度反射信号扇区主方向阻挡大楼反射信号过强反射信号扇区主方向阻挡大楼反射信号减弱垂直方式水平方式+45斜角-45斜角无线电波振动的平面称为它的极化面天线辐射参数－极化天线原理—天线基本概念•即一个单元中有两个天线•两个天线中的波是相互独立的V/H(垂直/水平)斜角(+/-45°)天线辐射参数－极化天线原理—天线基本概念其中，为极化匹配因子，为来波与接收天线的夹角。天线辐射参数－极化天线原理—天线基本概念接收天线发射天线极化匹配因子极化损耗(dB)垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化10垂直（或水平）极化水平（或垂直）极化0无穷大垂直极化45度极化1/23dB2cos天线辐射参数－交叉极化比天线原理—天线基本概念天线原理—天线基本概念900MHz：最小：3m建议：6m1800MHz：最小：2m建议：4m天线原理—天线基本概念应用环境极化分集增益(dB)空间分集增益(dB)密集建筑区(室内)3.75.0密集建筑区(室外)4.73.3一般城镇(室内)4.03.7一般城镇(室外)5.74.7农村2.75.3天线原理—天线基本概念驻波比：天线高效率辐射的基本指标要求。在全频段内考察VSWR，取最大值为指标。评估举例：指标为1.5，所有频点都需要优于该指标。减小的天线辐射功率VSWR回波损耗(dB)反射功率％(dB)3.06.025%1.252.09.511%0.51.811.08.0%0.361.514.04.0%0.171.415.52.8%0.121.317.51.7%0.071.221.00.8%0.03天线原理—天线基本概念防雷保护器主馈线（7/8“）馈线卡接地装置接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带天线调节支架抱杆室外馈线室内超柔馈线馈线过线窗基站主设备天线原理—天线基本概念一体化结构螺纹拧固驻波测试主意事项：1）测试环境：空旷无遮挡2）校准：需把转跳线一起校准3）接头：质量要好N型公头跳线天线天线原理—天线基本概念无源交调（PIM）：当两个频率f1和f2输入到天线，由于非线性效应，天线辐射的信号除频率f1和f2外，还包括有其他频率，如2f1-f2和2f2-f1(3阶)等。天线互调是指当两个或多个发射频率信号经过天线时，由于天线的非线性而引起的与原信号频率及倍频有和差关系、并落在接收频带内的射频信号。这些信号电平足够大时，就会造成系统性能下降。天线原理—天线基本概念移动通信系统下行频段（MHz）上行频段（MHz）可能产生的三阶交调频段（MHz）可能产生的五阶交调频段（MHz）结论电信CDMA800870~880825~835860~890850~900三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围移动GSM900935~954890~909916~973897~992三阶不落入到Rx的接收范围，五阶落入到Rx的接收范围移动EGSM900930-935885-890925~940920~945三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围联通GSM900954~960909~915948~966942~972三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围移动GSM18001805~18251710~17301785~18451765~1865三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围联通GSM18001840~18501745~17551830~18601820~1870三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围联通WCDMA2130~21451940~19552115~21602100~2175三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围电信CDMA20002110~21251920~19352095~21402080~2155三阶、五阶都不落入到Rx的接收范围天线原理—天线基本概念换上常规天线，测得RSSI值为-84dBm将天线放倒，测得RSSI值为-110dBm采用频谱仪测试其上行（825~835MHz）底噪：-80~-90dBm之间小结：最终判定为外界干扰信号所致。天线指标测试天线辐射参数的测试天线指标测试电路参数的测试交调测试仪网络分析仪天线指标测试振动试验风洞试验可靠性能的测试天线指标测试高低温湿热试验淋水试验汽车模拟试验Thanks!