天线相关知识

天线相关知识中邮建技术有限公司第十分公司徐鑫勤天线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。天线作用：能量转换，发射时把导线上的电信号转化为电磁波，接收时把接收到的电磁波转化为电信号天线是一个无源器件需要能（电）源的器件叫有源器件，不需要能（电）源的器件就是无源器件1、天线基础知识2、天线技术3、天线选型4、天线下倾角规划5、天线安装天线基础知识1、增益2、方向图3、极化方式4、天线其他技术指标5、天线分类增益单位：dBi、dBddBi：表示天线相对于理想点源的天线参考值（增益）dBd：表示天线相对于半波振子的天线参考值（增益）从表示方式上来看，用dBi表示的天线增益值比用dBd表示的增益值大，dBi与dBd之间关系如下：dBi=2.15+dBd（12.15dBi=10dBd）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。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄理想点源波瓣图：在整个空间内，距离辐射点距离相同的各点上，接收到辐射点功率相同。半波振子结构：两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。半波振子是天线的最小辐射单元。半波振子的方向图就像一个压扁的轮胎，方向在水平方向上集中。将“轮胎”压扁，信号就越集中，增益就越高，天线尺寸就越大。更直观的显示dBi与dBd之间的关系：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。天线增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。方向图：方向图是方向性函数的图形表示，它可以形象描绘天线辐射特性随着空间方向坐标的变化关系。定向天线的方向图：半功率点波瓣宽度：指功率从最大值下降3dB的夹角，也是天线的波瓣宽度/3dB角前后比，主瓣最大值与后瓣最大值之比极化方式天线的极化方式有水平极化、垂直极化、±45°极化电磁波是由不断变化的磁场与电场组成，磁场与电场的方向相互垂直，电场方向就是电磁波的极化方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波垂直方式水平方式+45斜角-45斜角其他技术指标：1、驻波比（VSWR）：为传输线上的电压最大值与电压最小值之比，表示天线的输入阻抗与特性阻抗的匹配程度。Z1表示输入阻抗，Z0表示特性阻抗反射系数s=|（Z1-Z0）/（Z1+Z0）|VSWR=（1+s）/（1-s）在工程中输入阻抗与特性阻抗不可能完全匹配，反射信号肯定会存在，反射系数越低对系统影响越小，驻波的最低极限值为1，后引申表示整个天馈系统的匹配程度。驻波比合理值范围：1~1.52、前后比天线的后向180°±30°以内的副瓣电平与最大波束之差，用正值表示。一般天线的前后比在18～45dB之间对于密集市区要积极采用前后比大的天线，如40dB3、隔离度对于多端口天线，如双极化天线、双频段双极化天线，收发共用时端口之间的隔离度应大于30dB4、三防能力基站天线必须具备三防能力，即：防潮、防盐雾、防霉菌。对于基站全向天线必须允许天线倒置安装，同时满足三防要求5、零点填充天线分类：从工作性质来分：发射天线、接收天线、收发共用天线从方向性来分：全向天线、定向天线从外观上分：板状天线、鞭状天线、吸顶天线（室分蘑菇头）、环形天线、八木天线。。。从极化方式来分：线极化天线、圆极化天线、椭圆极化天线，线极化又分为：垂直极化天线、水平极化天线、双极化天线从工作频段来分：窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线从天线增益来分：高增益天线、低增益天线分集：在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率天线是无源器件，不会产生干扰分集分类：显分集、隐分集；显分集又分为基站显分集、一般显分集基站显分集：接收端位于不同基站，然后进行各支路信号合并一般显分集：空间分集、频率分集、极化分集、角度分集、时间分集和场分量分集分集作用：抗衰落、获得分集接收增益主要介绍一般显分集的集中分集方式空间分集：一个基站多个接收天线接收同一信号，常见的空间分集天线由两副（收/发，收）或者三副（收，发，收）天线组成时间分集：同一信号在不同的时间区间多次重发只要各次发送的时间间隔足够大，接收机将重复收到的同一信号进行合并角度分集：电磁波通过几个不同路径，并以不同角度到达接收端，而接收端利用多个方向性尖锐的接收天线分离出不同方向来的信号，由于这些分量具有相互独立的衰落，因而实现角度分集极化分集：发送端和接收端可以用两个位置很近但为不同极化的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果（双极化天线）频率分集：用两个以上不同的频率传输同一信息，以实现频率分集（GSM系统用的跳频）波束赋形：基于天线阵列的信号预处理技术，波束赋形通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益（天线阵子的相位调整，某一方向上的叠加），智能天线技术的前身。覆盖边缘的TM7智能天线：智能天线指的是带有可以判定信号的空间信息（比如传播方向）和跟踪、定位信号源的智能算法，并且可以根据此信息，进行空域滤波的天线阵列。作用：提高无线资源利用率、提高容量、降干扰、提高通话质量、降低能耗（手机、基站）。分为多波束智能天线与自适应阵列智能天线，简称多波束天线和自适应阵列天线天线选型1、天线应用原则2、各种无线环境下的天线选择原则根据地形或话务量的分布可以把天线使用的环境分为7种类型：密集城区、一般城区/郊区、农村、公路/铁路、隧道密集城区基站选型：应用环境特点：基站分布较密，要求单基站覆盖范围小，希望尽量减少越区覆盖的现象，减少基站之间的干扰提高频率复用率。天线选用原则：极化方式选择：由于市区基站站址选择困难，天线安装空间受限，建议选用双极化天线；方向图的选择：在市区主要考虑提高频率复用度，因此一般选用定向天线；半功率波束宽度的选择：为了能更好地控制小区的覆盖范围来抑制干扰，市区天线水平半功率波束宽度选60~65度天线增益的选择：由于市区基站一般不要求大范围的覆盖距离，因此建议选用中等增益的天线。建议市区天线增益选用15-18dBi增益的天线。若市区内用作补盲的微蜂窝天线增益可选择更低的天线；下倾方式的选择：由于市区的天线倾角调整相对频繁，且有的天线需要设置较大的倾角，而机械下倾不利于干扰控制，所以建议选用预置固定下倾角天线或可调电下倾天线中高增益、中等波束宽度、可调机械下倾角、预置下倾或可调电下倾、双极化定向天线一般城区/郊区基站选型：应用环境特点：基站分布一般，话务量一般，要求覆盖范围远近可调，这时应结合基站周围需覆盖的区域来考虑天线的选型。天线选用原则：方向图选择：一般情况下，应当采用水平面半功率波束宽度为65°、90°水平波束宽度的定向天线；天线增益的选择：视覆盖要求选择天线增益，建议在郊区农村地区选择较高增益（17-20dBi）的定向天线下倾方式的选择：在郊区对天线的下倾调整视周边环境而定，建议选用机械下倾天线+预置下倾或可调电下倾；较高增益、中等波束宽度、可调机械下倾角、预置下倾或可调电下倾（可选）、双极化定向天线农村基站原则：应用环境特点：基站分布稀疏，话务量较小，要求广覆盖。有的地方周围只有一个基站，覆盖成为最为关注的对象，这时应结合基站周围需覆盖的区域来考虑天线的选型。天线选用原则：方向图选择：一般情况下，应当采用水平面半功率波束宽度为90°或者更宽水平波束宽度的定向天线或者全向天线；天线增益的选择：建议在郊区农村地区选择高增益（20dBi以上）的定向天线或9~12dBi的全向天线下倾方式的选择：在郊区农村地区对天线的下倾调整不多，其下倾角的调整范围及特性要求不高，建议选用机械下倾天线；同时，天线挂高在50米以上且近端有覆盖要求时，可以优先选用零点填充的天线来避免塔下黑问题高增益、大波束宽度、可用全向天线公路/铁路覆盖基站天线选择：应用环境特点：该环境下话务量低、用户高速移动、分布区域狭窄。此时重点解决的是覆盖问题。一般来说它要实现的是带状覆盖，故公路的覆盖多采用双向小区方向图的选择：在以覆盖铁路、公路沿线为目标的基站，可以采用窄波束高增益的定向天线，如33°左右。可根据布站点的道路局部地形起伏和拐弯等因素来灵活选择天线形式；天线增益的选择，定向天线增益可选18dBi－22dBi的天线前后比：由于公路覆盖大多数用户都是快速移动用户，所以为保证切换的正常进行，定向天线的前后比不宜太高。高增益、窄波束、大前后比、双极化/垂直极化、定向天线隧道覆盖基站天线选择：低增益、窄波束、定向天线泄露电缆（多弯道/超过2KM）天线下倾角规划1、天线下倾角设计2、实际运用天线下倾角设计需要考虑的因素：天线的高度、方位角、增益、垂直半功率角，以及期望小区覆盖范围天线增益较小时，天线的垂直半功率角和水平半功率角通常较大；而当天线增益较高时，天线的垂直半功率角和水平半功率角通常较小天线主瓣波束与水平面之间的关系：在天线高度和倾角一定时，覆盖距离与天线的垂直波束宽度间的关系。垂直波束宽度越小，覆盖距离越小。垂直波束宽度小的天线可以更好地控制越区覆盖常见天线在常用高度下的天线下倾角建议值：电下倾和机械下倾对方向图的影响差异：1、天线的使用频率、增益和前后比等指标差别不大，都符合网络指标要求。2、机械天线和电调天线下倾角度在1°～5°变化时，其天线方向图的改变大致相同。3、在5°～10°变化时，其天线方向图的改变有一定的差别。4、在10°～15°变化时，其天线方向图的改变就有了很大的差别。天线安装天线安装时应确保天线在避雷针保护区域内，同时要注意与铁塔的隔离。避雷针保护区域为避雷针顶点下倾45度角范围内。thanks