天線基礎及應用

天線技術(shù)交流京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司王強：186352625692014年4月內(nèi)容綱要一天線基本原理二天線產(chǎn)品介紹三天線性能測試四天線應用案例分析基站天線在整個網(wǎng)絡建設中占經(jīng)費比例不到3%，但它對網(wǎng)絡性能的影響卻超過60%。在實際網(wǎng)優(yōu)工作中，通過天線的選擇與調(diào)整是簡單但收效最大的方法。強化天線的性能和品質(zhì)起著四兩撥千斤的作用。天線防雷保護器主饋線（7/8“）饋線卡接地裝置接頭密封件絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶天線調(diào)節(jié)支架抱桿室外饋線室內(nèi)超柔饋線饋線過線窗基站主設備一、天線基本知識---天饋系統(tǒng)一、天線基本知識---輻射原理天線的定義能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來的電磁波的裝置。天線的功能：能量轉(zhuǎn)換－導行波和自由空間波的轉(zhuǎn)換；定向輻射（接收）－具有一定的方向性。天線的輻射原理一、天線基本知識---輻射原理根據(jù)C（光速）=f（頻率）×λ（波長）得出波長與頻率成反比頻率越低，波長越長，天線越大半波振子1/4波長1/4波長1/2波長半波振子波長1/2波長半波振子是天線的基本輻射單元一、天線基本知識---輻射原理水平面波束寬度=360o

垂直面波束寬度=78o水平面H面垂直面E面立體圖方向圖象一個“汽車輪胎”半波振子一、天線基本知識---輻射原理半波振子一、天線基本知識---輻射參數(shù)輻射參數(shù)評估：滿足所需求的覆蓋要求水平面和垂直面波束寬度準確，精確的下傾角，高前后比抑制同頻干擾，并滿足所需要的增益指標。能有效提升網(wǎng)絡的通信質(zhì)量交叉極化比決定極化分集效果，網(wǎng)絡升抗多徑衰落的標志。良好的上旁瓣抑制，在城區(qū)覆蓋中能夠減緩同頻干擾。輻射參數(shù)：

---按重要性順序排列

水平面波束寬度電下傾角度垂直面波束寬度前后比增益交叉極化比副瓣抑制波束寬度10dB波瓣寬度120°(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB60°(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB3dB波瓣寬度定義：在方向圖上，在最大輻射方向的兩側(cè)，輻射功率下降3dB的兩個方向的夾角。一、天線基本知識---輻射參數(shù)65°波束32°波束一、天線基本知識---輻射參數(shù)垂直面波束寬度14度垂直面波束寬度7度垂直面波束寬度上3dB覆蓋點主瓣頂點下3dB覆蓋點主瓣覆蓋距離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米基站設置----站高：35米，下傾角度：10度一、天線基本知識---輻射參數(shù)輻射參數(shù)評估：滿足所需求的覆蓋要求水平面和垂直面波束寬度準確，精確的下傾角，高前后比抑制同頻干擾，并滿足所需要的增益指標。能有效提升網(wǎng)絡的通信質(zhì)量交叉極化比決定極化分集效果，網(wǎng)絡升抗多徑衰落的標志。良好的上旁瓣抑制，在城區(qū)覆蓋中能夠減緩同頻干擾。輻射參數(shù)：

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水平面波束寬度電下傾角度垂直面波束寬度前后比增益交叉極化比副瓣抑制一、天線基本知識---輻射參數(shù)后向功率前向功率前后比(dB)=10log，典型值約為25dB目的是盡可能減少后向輻射功率前向功率后向功率定義：是指天線的前向輻射功率和后向輻射功率之比。一、天線基本知識---輻射參數(shù)前后比較差前后比較好一、天線基本知識---輻射參數(shù)實際站點的后瓣、旁瓣信號過強的原因分析1、天線本身指標不合格，前后比、旁瓣不理想2、扇區(qū)規(guī)劃不合理、主方向反射、折射嚴重（如玻璃外墻阻擋、金屬物質(zhì)遮擋等）扇區(qū)偏移20度反射信號扇區(qū)主方向阻擋大樓反射信號過強反射信號扇區(qū)主方向阻擋大樓反射信號減弱一、天線基本知識---輻射參數(shù)輻射參數(shù)評估：滿足所需求的覆蓋要求水平面和垂直面波束寬度準確，精確的下傾角，高前后比抑制同頻干擾，并滿足所需要的增益指標。能有效提升網(wǎng)絡的通信質(zhì)量交叉極化比決定極化分集效果，網(wǎng)絡升抗多徑衰落的標志。良好的上旁瓣抑制，在城區(qū)覆蓋中能夠減緩同頻干擾。輻射參數(shù)：

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水平面波束寬度電下傾角度垂直面波束寬度前后比增益交叉極化比副瓣抑制一、天線基本知識---輻射參數(shù)一、天線基本知識---輻射參數(shù)將“輪胎”壓扁，信號就越集中，增益就越高，天線尺寸就越大。天線增益、方向圖和天線尺寸之關(guān)系三維輻射方向圖變化垂直面方向圖變化一、天線基本知識---輻射參數(shù)天線增益的幾個要點：天線是無源器件，不能產(chǎn)生能量。天線增益只是將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。天線的增益由振子疊加而產(chǎn)生。增益越高，天線長度越長。天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。天線增益、方向圖和天線尺寸之關(guān)系輻射參數(shù)評估：滿足所需求的覆蓋要求水平面和垂直面波束寬度準確，精確的下傾角，高前后比抑制同頻干擾，并滿足所需要的增益指標。能有效提升網(wǎng)絡的通信質(zhì)量交叉極化比決定極化分集效果，網(wǎng)絡抗多徑衰落的標志。良好的上旁瓣抑制，在城區(qū)覆蓋中能夠減緩同頻干擾。輻射參數(shù)：

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水平面波束寬度電下傾角度垂直面波束寬度前后比增益交叉極化比副瓣抑制一、天線基本知識---輻射參數(shù)垂直方式水平方式+45斜角-45斜角無線電波振動的平面稱為它的極化面一、天線基本知識---輻射參數(shù)即一個單元中有兩個天線兩個天線中的波是相互獨立的V/H(垂直/水平)斜角(+/-45°)一、天線基本知識---輻射參數(shù)輻射參數(shù)評估：滿足所需求的覆蓋要求水平面和垂直面波束寬度準確，精確的下傾角，高前后比抑制同頻干擾，并滿足所需要的增益指標。能有效提升網(wǎng)絡的通信質(zhì)量交叉極化比決定極化分集效果，網(wǎng)絡抗多徑衰落的標志。良好的上旁瓣抑制，在城區(qū)覆蓋中能夠減緩同頻干擾。輻射參數(shù)：

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水平面波束寬度電下傾角度垂直面波束寬度前后比增益交叉極化比副瓣抑制一、天線基本知識---輻射參數(shù)定義：降低旁瓣電平的任何方法、操作或調(diào)節(jié)。一、天線基本知識---輻射參數(shù)一、天線基本知識---電路參數(shù)電路參數(shù)評估：保證通信質(zhì)量的輔助指標電壓駐波比小，提高傳輸效率；隔離度盡量低，增加收發(fā)隔離，抑制自激等現(xiàn)象；交調(diào)指標優(yōu)良，避免3階交調(diào)分量影響自身系統(tǒng)或其它系統(tǒng)的通話質(zhì)量。電路參數(shù)：

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VSWR隔離度三階交調(diào)駐波比：天線高效率輻射的基本指標要求。在全頻段內(nèi)考察VSWR，取最大值為指標。評估舉例：指標為1.5，所有頻點都需要優(yōu)于該指標。減小的天線輻射功率VSWR回波損耗(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%0.03一、天線基本知識---電路參數(shù)一體化結(jié)構(gòu)螺紋擰固駐波測試主意事項：1）測試環(huán)境：空曠無遮擋2）校準：需把轉(zhuǎn)跳線一起校準3）接頭：質(zhì)量要好N型公頭跳線天線一、天線基本知識---電路參數(shù)電路參數(shù)評估：保證通信質(zhì)量的輔助指標電壓駐波比小，提高傳輸效率；隔離度盡量低，增加收發(fā)隔離，抑制自激等現(xiàn)象；交調(diào)指標優(yōu)良，避免3階交調(diào)分量影響自身系統(tǒng)或其它系統(tǒng)的通話質(zhì)量。電路參數(shù)：

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VSWR隔離度三階交調(diào)一、天線基本知識---電路參數(shù)定義：某一極化接收到的另一極化信號的比例。1000mW(即1W)1mW該例子中，隔離度為：10log(1000mW/1mW)=30dB一、天線基本知識---電路參數(shù)電路參數(shù)評估：保證通信質(zhì)量的輔助指標電壓駐波比小，提高傳輸效率；隔離度盡量低，增加收發(fā)隔離，抑制自激等現(xiàn)象；交調(diào)指標優(yōu)良，避免3階交調(diào)分量影響自身系統(tǒng)或其它系統(tǒng)的通話質(zhì)量。電路參數(shù)：

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VSWR隔離度三階交調(diào)一、天線基本知識---電路參數(shù)定義：指當兩個或多個發(fā)射頻率信號經(jīng)過天線時，由于天線的非線性而引起的與原信號頻率及倍頻有和差關(guān)系、并落在接收頻帶內(nèi)的射頻信號。這些信號電平足夠大時，就會造成系統(tǒng)性能下降。無源交調(diào)（PIM）：當兩個頻率f1和f2輸入到天線，由于非線性效應，天線輻射的信號除頻率f1和f2外，還包括有其他頻率，如2f1-f2和2f2-f1(3階)等。一、天線基本知識---電路參數(shù)移動通信系統(tǒng)下行頻段（MHz）上行頻段（MHz）可能產(chǎn)生的三階交調(diào)頻段（MHz）可能產(chǎn)生的五階交調(diào)頻段（MHz）結(jié)論電信CDMA800870~880825~835860~890850~900三階、五階都不落入到Rx的接收范圍移動GSM900935~954890~909916~973897~992三階不落入到Rx的接收范圍，五階落入到Rx的接收范圍移動EGSM900930-935885-890925~940920~945三階、五階都不落入到Rx的接收范圍聯(lián)通GSM900954~960909~915948~966942~972三階、五階都不落入到Rx的接收范圍移動GSM18001805~18251710~17301785~18451765~1865三階、五階都不落入到Rx的接收范圍聯(lián)通GSM18001840~18501745~17551830~18601820~1870三階、五階都不落入到Rx的接收范圍聯(lián)通WCDMA2130~21451940~19552115~21602100~2175三階、五階都不落入到Rx的接收范圍電信CDMA20002110~21251920~19352095~21402080~2155三階、五階都不落入到Rx的接收范圍各系統(tǒng)三階、五階交調(diào)計算：一、天線基本知識---電路參數(shù)內(nèi)容綱要一天線基本原理二天線產(chǎn)品介紹三天線性能測試四天線應用案例分析三頻共用天線全向天線定向板狀天線基站天線產(chǎn)品系列雙頻共用天線常規(guī)2G、3G、4G天線產(chǎn)品系列電調(diào)天線2G、3G、4G共用天線產(chǎn)品系列肩并肩天線多頻共用肩并肩天線二、天線產(chǎn)品介紹---天線種類介紹角反射天線全向吸頂天線定向壁掛天線室分及直放站天線產(chǎn)品系列八木天線室分天線產(chǎn)品系列對數(shù)周期天線直放站天線產(chǎn)品系列拋物面天線小板狀天線二、天線產(chǎn)品介紹---天線種類介紹室分類一體化美化天線普通美化外罩美化天線產(chǎn)品系列小區(qū)類基站美化天線產(chǎn)品系列Low-KCover系列小區(qū)及室分美化天線產(chǎn)品系列設備及饋線美化街道站系列二、天線產(chǎn)品介紹---天線種類介紹當相鄰單元的相位依次相差Φ時，最大波束形成于θ0空間方向。電調(diào)天線二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線移相器移相器傳動部分傳動部分二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線電調(diào)天線波束下傾動畫演示：12345電調(diào)天線和機械調(diào)天線的比較無下傾角電調(diào)下傾角機械下傾角有效克服機械調(diào)下傾角的缺點二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線電調(diào)程控輕松便捷電調(diào)天線人工上塔費時費力常規(guī)天線二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線外置電調(diào)天線內(nèi)饋電器電調(diào)天線電調(diào)天線產(chǎn)品類別二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線外置電調(diào)控制系統(tǒng)配件RCU（室外控制單元）多芯電纜（電調(diào)控制線）電調(diào)控制器二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線電調(diào)控制口電調(diào)傾角指示刻度調(diào)節(jié)方式一：手動調(diào)節(jié)二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線調(diào)節(jié)方式二：電調(diào)手持機塔下調(diào)節(jié)（并聯(lián)方式）

RCU電調(diào)天線多芯電纜基站電調(diào)天線電調(diào)天線RF電纜手持調(diào)測機RCURCU二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線調(diào)節(jié)方式二：電調(diào)手持機塔下調(diào)節(jié)（串聯(lián)方式）

RCU電調(diào)天線多芯電纜基站電調(diào)天線電調(diào)天線RF電纜RCURCU手持調(diào)測機二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線內(nèi)置饋電器天線外置RCU天線天線部分機房內(nèi)控制線部分控制線較短，布放方便二、天線產(chǎn)品介紹---電調(diào)天線多個系統(tǒng)共用一副天線發(fā)射和接收，有效解決站點選址難、天面資源緊張、系統(tǒng)擴容難等問題。各系統(tǒng)均可實現(xiàn)下傾角獨立可調(diào)，便于進行網(wǎng)絡優(yōu)化。二、天線產(chǎn)品介紹---多頻天線3G電調(diào)調(diào)測端口(1)高頻陣子嵌套于低頻陣子內(nèi)部，天線尺寸與900M尺寸相當。(2)各系統(tǒng)傾角可進行獨立調(diào)。2G電調(diào)調(diào)測端口二、天線產(chǎn)品介紹---多頻天線GSM900+GSM1800GSM1800+3GGSM900+GSM1800+3GGSM900+GSM1800+3G1=21=21=31=4二、天線產(chǎn)品介紹---多頻天線共站址共天線共饋線共站址共天線二、天線產(chǎn)品介紹---多頻天線內(nèi)容綱要一天線基本原理二天線產(chǎn)品介紹三天線性能測試四天線應用案例分析三、天線性能測試測試條件儀表：大功率信號源，高靈敏度接收機（實際接收動態(tài)范圍大于50dB），三維自動轉(zhuǎn)臺，智能化測試軟件；場地：微波暗室/開闊空間（消除電磁環(huán)境和多徑反射環(huán)境影響）

注意事項極化匹配/正交；收發(fā)等高；轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸與待測切面正交。輻射參數(shù)的測試測試條件

儀表：矢量網(wǎng)絡分析儀及校準配件場地：微波暗室或開闊空間駐波及隔離度的測試三、天線性能測試測試條件

Summitek無源交調(diào)測試儀標準負載校準件低耗、低交調(diào)測試電纜測試場地：微波暗室或開闊空間

互調(diào)的測試三、天線性能測試在網(wǎng)天線的檢測1、駐波測試：一般通過駐波告警就可以判斷

出駐波比是否合格。2、外觀檢查：查看天線罩是否老化破裂、安

裝支架是否有松動及生銹嚴重現(xiàn)象等。出現(xiàn)以上情況，一般是需要直接更換天線或安裝

支架。3、對比測試：選取一副同類型的標準天線或其它站點使用良好的天線進行對比測試。三、天線性能測試

建議在網(wǎng)天線指標的進一步檢測天線的參數(shù)指標的檢測在塔上是無法直接檢測，需要在專業(yè)的實驗室進行，

以得到準確數(shù)據(jù)。1、按照在網(wǎng)天線的使用時間（如3、5、8年等）分別進行選擇,各抽取大約3~6副進行檢測。2、指定專業(yè)的第三方天線檢測機構(gòu)，對抽取到的不同批次（年限）天線分

別進行檢測(主要是電氣性能及可靠性試驗，考察天線的老化情況)。3、測試結(jié)果判定：根據(jù)測試結(jié)果，評判天線是否需要更換。三、天線性能測試內(nèi)容綱要一天線基本原理二天線產(chǎn)品介紹三天線性能測試四天線應用案例分析四、天線應用案例分析1）天線外罩破裂2）饋線長期浸泡，保護層破裂3）接頭防水未處理好天饋系統(tǒng)駐波比升高；覆蓋電平降低。天饋線進水問題1）緊固件沒有鎖緊；2）方位角及傾角設置錯誤;3）安裝位置有遮擋.天線安裝問題四、天線應用案例分析鋼柱天線鋼柱天線天線在該玻璃鋼罩內(nèi)某非天線專業(yè)廠家建設的美化天線外罩，對天線的輻射性能造成較大的負面影響。覆蓋問題1:避免遮擋四、天線應用案例分析通過鎖住3小區(qū)的900MHz頻點測試，發(fā)現(xiàn)在3小區(qū)的后面約300米信號強度為－70dBm左右四、天線應用案例分析調(diào)整前調(diào)整后解決方法：外罩鋼柱天線指向天線指向天線指向外罩鋼柱天線指向天線指向天線指向四、天線應用案例分析調(diào)整前調(diào)整后四、天線應用案例分析問題說明某市聯(lián)通反映天線出現(xiàn)旁瓣過大的問題，對站點的相鄰小區(qū)造成嚴重的導頻污染。原因查找測試其側(cè)向信號電平過大，如覆蓋圖所示，在-70~-80dBm之間，并且分布于整個側(cè)向路段，延伸約1000米，造成非常嚴重的導頻污染。天線型號最大電下傾角實際電下傾角最大機械下傾實際機械下傾65度18dBi8度2度8度6度現(xiàn)場天線類型及下傾角