華為技術(shù)培訓(xùn)教程-WCDMA天線原理及選型11.ppt

,WCDMA天線原理及選型,WCDMA網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃組制作,前言,天線在無線通信系統(tǒng)中起著重要的作用。WCDMA中各種場景下天線的選型會(huì)直接影響到網(wǎng)絡(luò)的性能。,課程內(nèi)容,T,第一章天線原理第二章天線分類第三章天線主要指標(biāo)第四章天線選型原則第五章天線新技術(shù),第一章天線原理,第一節(jié)天線的作用第二節(jié)天線工作原理第三節(jié)天線工作帶寬第四節(jié)天線極化,無線作用,把從導(dǎo)線上傳下來的電信號(hào)做為無線電波發(fā)射到空間.。收集無線電波并產(chǎn)生電信號(hào)將傳輸線中的高頻電磁能轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線中的高頻電磁能。,天線示意圖,第一章天線原理,第一節(jié)天線的作用第二節(jié)天線工作原理第三節(jié)天線工作帶寬第四節(jié)天線極化,天線工作原理,導(dǎo)線載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長短和形狀有關(guān)；當(dāng)導(dǎo)線的長度增大到可與波長相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流就大大增加，因而就能形成較強(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。,天線工作原理,兩臂長度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長度為四分之一波長，稱為半波振子。全長與波長相等的振子，稱為全波對(duì)稱振子。將振子折合起來的，稱為折合振子。,1/2波長,1/4波長,1/4波長,1/2波長,波長,天線工作原理,第一章天線原理,第一節(jié)天線的作用第二節(jié)天線工作原理第三節(jié)天線工作帶寬第四節(jié)天線極化,天線工作帶寬,無論是發(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)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線的頻率帶寬。天線工作帶寬有幾種不同的定義：一種是指天線增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度；一種是指在規(guī)定的駐波比下天線的工作頻帶寬度。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說，就是當(dāng)天線的輸入駐波比1.5時(shí)，天線的工作帶寬。,第一章天線原理,第一節(jié)天線的作用第二節(jié)天線工作原理第三節(jié)天線工作帶寬第四節(jié)天線極化,天線極化,天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向,垂直極化,水平極化,+45度傾斜的極化,-45度傾斜的極化,雙極化天線,兩個(gè)天線為一個(gè)整體傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波,極化損失,當(dāng)來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，即只能接收到來波的一半能量；當(dāng)接收天線的極化方向與來波的極化方向完全正交時(shí)，接收天線也就完全接收不到來波的能量，這時(shí)稱來波與接收天線極化是隔離的。,極化隔離,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)=30dB,課程內(nèi)容,T,第一章天線原理第二章天線分類第三章天線主要指標(biāo)第四章天線選型原則第五章天線新技術(shù),按輻射方向劃分,圖：定向天線,圖：全向天線,按外形劃分,板狀天線,帽形天線,鞭狀天線,面狀天線,按極化方式劃分,課程內(nèi)容,T,第一章天線原理第二章天線分類第三章天線主要指標(biāo)第四章天線選型原則第五章天線新技術(shù),第三章天線主要指標(biāo),第一節(jié)天線電氣指標(biāo)第二節(jié)天線機(jī)械指標(biāo),天線主要電氣指標(biāo),天線增益,增益是指在輸入功率相等的條件下，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。,dBd和dBi的區(qū)別,一個(gè)單一對(duì)稱振子具有面包圈形的方向圖輻射,對(duì)稱振子的增益為2.17dB,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=5.17dBi,天線方向圖,對(duì)稱半波振子方向圖,頂視,側(cè)視,定向天線方向圖,全向天線方向圖,天線其它電氣指標(biāo),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。,后向功率,前向功率,以dB表示的前后比=10log典型值為25dB左右,(前向功率)(反向功率),波束寬度,方位即水平面方向圖,120(eg),峰值,-10dB點(diǎn),-10dB點(diǎn),10dB波束寬度,60(eg),峰值,-3dB點(diǎn),-3dB點(diǎn),3dB波束寬度,15(eg),Peak,Peak-3dB,Peak-3dB,32(eg),Peak,Peak-10dB,Peak-10dB,俯仰面即垂直面方向圖,在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)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，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。,波束寬度,天線是一種能量集中的裝置，在某個(gè)方向輻射的增強(qiáng)意味著其他方向輻射的減弱。通?？梢酝ㄟ^水平面波瓣寬度的縮減來增強(qiáng)某個(gè)方向的輻射強(qiáng)度以提高天線增益。在天線增益一定的情況下，天線的水平波束寬度與垂直波束寬度成反比，其關(guān)系可以表示為：其中：Ga為天線增益，單位：dBi；為垂直波束寬度，單位：角度；為水平波束寬度，單位：角度。,波束寬度,例如：某一全向天線，增益11dBi，水平波束寬度360，其垂直波束寬度為：由于設(shè)計(jì)和制造工藝上的差異，實(shí)際全向天線的垂直波束寬度往往比上述計(jì)算結(jié)果要小。兩者差別越小，說明天線設(shè)計(jì)得越好。,波束寬度,圖天線增益與波束寬度的關(guān)系,天線下傾,機(jī)械下傾,電下傾,天線駐波比,9.5W,80ohms,50ohms,朝前:10W,返回:0.5W,天線互調(diào)產(chǎn)生原因,存在磁性物質(zhì)連接處不緊密不同材料的金屬的接觸相同材料的接觸表面不光滑,第三章天線主要指標(biāo),第一節(jié)天線電氣指標(biāo)第二節(jié)天線機(jī)械指標(biāo),天線的主要機(jī)械指標(biāo),天線輸入接口天線尺寸天線重量風(fēng)載荷工作溫度濕度要求雷電防護(hù)三防能力,課程內(nèi)容,T,第一章天線原理第二章天線分類第三章天線主要指標(biāo)第四章天線選型原則第五章天線新技術(shù),天線選型原則城區(qū),天線選取原則：工作頻率17102170MHz45雙極化65水平波束寬度15dBi增益預(yù)置6電下傾或010可調(diào)電下傾+015可調(diào)機(jī)械下傾上副瓣抑制+零點(diǎn)填充25dB前后比。,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：站址分布較密，要求單基站覆蓋范圍小，盡量減少越區(qū)覆蓋的現(xiàn)象，減少導(dǎo)頻污染，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和容量。,天線選型原則郊區(qū),65或90水平波束寬度一般不采用預(yù)置電下傾的天線，即使采用下傾，一般下傾角也比較小。,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：郊區(qū)的應(yīng)用環(huán)境介于城區(qū)環(huán)境與農(nóng)村環(huán)境之間，有的地方可能更接近城區(qū)，基站數(shù)量不少，這時(shí)覆蓋與干擾控制在天線選型時(shí)都要考慮。而有的地方可能更接近農(nóng)村地方，覆蓋成為重要因素。因此在天線選型方面可以視實(shí)際情況參考城區(qū)及農(nóng)村的天線選型原。,天線選型原則農(nóng)村,天線選取原則：定向天線工作頻率17102170MHz/垂直極化/90水平波束寬度/18dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充。全向天線工作頻率17102170MHz/垂直極化/11dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充。,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：基站分布稀疏，話務(wù)量較小，覆蓋要求廣。有的地方會(huì)采用孤站覆蓋，覆蓋是最受關(guān)注的問題，這時(shí)應(yīng)結(jié)合基站周圍需覆蓋的區(qū)域來考慮天線的選型。,天線選型原則公路,天線選取原則：定向天線工作頻率17102170MHz/垂直極化/30水平波束寬度/21dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充?！?”字形天線工作頻率17102170MHz/垂直極化/雙向70水平波束寬度/14dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充。心形天線工作頻率17102170MHz/垂直極化/210水平波束寬度/12dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充。,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：該應(yīng)用環(huán)境下話務(wù)量低、用戶高速移動(dòng)、此時(shí)重點(diǎn)解決的是覆蓋問題。公路覆蓋以帶狀覆蓋為主，故多采用雙扇區(qū)站或8字形全向站；在穿過鄉(xiāng)鎮(zhèn)，旅游點(diǎn)的地區(qū)也可采用三扇區(qū)或心形全向站。,天線選型原則山區(qū),天線選取原則：定向天線工作頻率17102170MHz/垂直極化/90水平波束寬度/15dBi增益/預(yù)置電下傾/零點(diǎn)填充。全向天線工作頻率17102170MHz/垂直極化/11dBi增益/預(yù)置電下傾/零點(diǎn)填充。,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：在偏遠(yuǎn)的丘陵山區(qū)，山體阻擋嚴(yán)重，電波的傳播衰落較大，覆蓋難度大。以下這幾種情況比較常見：盆地型山區(qū)建站、高山上建站、半山腰建站、普通山區(qū)建站等。,天線選型原則近海,天線選取原則：定向天線工作頻率17102170MHz/垂直極化/30水平波束寬度/21dBi增益/不預(yù)置下傾/零點(diǎn)填充。,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：話務(wù)量較少，覆蓋面廣，無線傳播環(huán)境好。對(duì)近海的海面進(jìn)行覆蓋時(shí)，覆蓋距離主要受地球球面曲率、無線傳播衰減限制?？紤]到地球球面曲率的影響，對(duì)海面進(jìn)行覆蓋的基站天線一般架設(shè)得很高，超過100m。,天線選型原則隧道,天線選取原則：定向天線工作頻率8002200MHz/垂直極化/55水平波束寬度/11.5dBi增益的對(duì)數(shù)周期天線（考慮與GSM/DCS共用）。泄漏電纜：500米八木天線,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：話務(wù)量不大，基本不存在干擾控制的問題，主要是天線的選擇及安裝問題。,寬帶,天線選型原則室內(nèi),天線選取原則：全向天線工作頻率8002500MHz/垂直極化/360水平波束寬度、90垂直波束寬度/2dBi增益。平板定向天線工作頻率8002500MHz/垂直極化/90水平波束寬度、60垂直波束寬度/7dBi增益。對(duì)數(shù)周期天線工作頻率8002500MHz/垂直極化/55水平波束寬度、50垂直波束寬度/11.5dBi增益,應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)：為解決室內(nèi)覆蓋問題，通常是建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)，將基站的信號(hào)通過有線網(wǎng)絡(luò)直接引入到室內(nèi)各區(qū)域，再通過各室內(nèi)天線完成信號(hào)收發(fā)，從而達(dá)到消除室內(nèi)覆蓋盲區(qū)，抑制干擾，為室內(nèi)用戶提供良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。,課程內(nèi)容,T,第