移動(dòng)通信電波傳播與天線PPT-2移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線

《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線2-1一、移動(dòng)通信天線的設(shè)計(jì)要求二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)三、基地站天線類型四、移動(dòng)臺(tái)天線類型五、智能天線六、天線的選型和應(yīng)用移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線1《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-2一、移動(dòng)通信天線的設(shè)計(jì)要求基地站天線的設(shè)計(jì)關(guān)鍵基地站天線的設(shè)計(jì)關(guān)鍵2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線2《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-3一、移動(dòng)通信天線的設(shè)計(jì)要求基地站天線的設(shè)計(jì)關(guān)鍵對(duì)基地站天線的主要要求：高電平均勻照射自區(qū)壓縮自區(qū)以外的輻射（頻率復(fù)用）寬頻帶（多信道、收發(fā)共用或系統(tǒng)共用）不變的接收電平降低延遲擴(kuò)展體積小、重量輕……2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線3《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-4一、移動(dòng)通信天線的設(shè)計(jì)要求基地站天線的設(shè)計(jì)關(guān)鍵移動(dòng)臺(tái)天線的設(shè)計(jì)關(guān)鍵2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線4《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-5一、移動(dòng)通信天線的設(shè)計(jì)要求基地站天線的設(shè)計(jì)關(guān)鍵對(duì)移動(dòng)臺(tái)天線的主要要求車載天線

——工作頻率、帶寬、方向性、極化、分集接收……手持機(jī)天線

——高增益、有效增益、人體的影響、對(duì)人體的輻射……2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線5《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-6一、移動(dòng)通信天線的設(shè)計(jì)要求基地站天線的設(shè)計(jì)關(guān)鍵移動(dòng)臺(tái)天線的設(shè)計(jì)關(guān)鍵2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線6《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-7二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)分集接收技術(shù)——所謂分集接收是指在接收機(jī)的輸入端提供兩個(gè)或多個(gè)的輸入信號(hào)，經(jīng)處理合成后得到所需的信號(hào)。由于這些輸入信號(hào)的衰落現(xiàn)象是非相干的，因此，分集接收技術(shù)可以改善系統(tǒng)的性能、克服衰落而不需要增大發(fā)射功率和帶寬。分集特性決定于分集分支的數(shù)量和分集接收信號(hào)之間的相關(guān)性。每當(dāng)有可能接收兩路或兩路以上不相關(guān)信號(hào)時(shí)，通過(guò)分集合成后就能改善接收到的信號(hào)，信號(hào)之間的不相關(guān)程度決定了改善的程度。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線7《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-8二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)分集接收技術(shù)——所謂分集接收是指在接收機(jī)的輸入端提供兩個(gè)或多個(gè)的輸入信號(hào)，經(jīng)處理合成后得到所需的信號(hào)。分集技術(shù)按分集方式可分為空間分集、頻率分集、時(shí)間分集、極化分集、角度分集和能量分集等等。按性質(zhì)又可被劃分為兩類：微分集（Microdiversity）技術(shù)和宏分集（Macrodiversity）技術(shù)。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線8《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-9二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)微分集技術(shù)和宏分集技術(shù)微分集技術(shù)只利用接收機(jī)進(jìn)行分集，它接收同一發(fā)射點(diǎn)（基站或移動(dòng)臺(tái)）發(fā)射的同一信息信號(hào)。當(dāng)接收機(jī)各分支接收同一信息的信號(hào)時(shí)，各接收分支接收到的信號(hào)被同時(shí)衰落的概率可能很小。那么，假設(shè)同一碼組在不同支路上被接收時(shí)，由于每個(gè)支路都有各自的隨機(jī)起伏特性，這就減小了接收信號(hào)在各支路上被同時(shí)衰落的可能性，因而也就減小了誤碼率。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線9《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-10二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)微分集技術(shù)和宏分集技術(shù)宏分集技術(shù)允許一移動(dòng)臺(tái)同時(shí)鏈接到幾個(gè)基站上，也就是說(shuō)可以同時(shí)接收幾個(gè)基站來(lái)的信號(hào)或發(fā)給幾個(gè)基站信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明在不同鏈路上的遮擋影響、傳播的路徑損耗和衰落特性都是互相獨(dú)立的。因此，宏分集（有些稱為基站分集、宏觀分集）可以改善覆蓋和鏈路質(zhì)量，對(duì)付陰影衰落，是實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的一種方法。微分集技術(shù)被用來(lái)對(duì)付多徑效應(yīng)引起的瑞利衰落，而宏分集技術(shù)可用來(lái)克服陰影效應(yīng)引起的慢衰落。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線10《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-11二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——空間分集空間分集——空間分集是指接收機(jī)通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)不同位置的天線來(lái)接收信號(hào)。這些信號(hào)的相關(guān)性較弱。天線的間隔隨著天線的高度而改變?？臻g分集是移動(dòng)通信系統(tǒng)中最常用的一種方式。根據(jù)天線的不同位置關(guān)系，空間分集可分為水平空間分集和垂直空間分集。后者在商業(yè)用途上主要用做移動(dòng)站天線。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線11《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-12二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——空間分集目前移動(dòng)通信基站一般都采用水平空間分集，用在市區(qū)環(huán)境的蜂窩系統(tǒng)的上行（移動(dòng)臺(tái)到基站）中，通過(guò)選擇最好的接收信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)合并，減少衰落的影響。通過(guò)隨環(huán)境的密集度增加的增加（約3-5dB）來(lái)改善基站接收，達(dá)到對(duì)上下鏈路預(yù)算平衡的作用。空間分集技術(shù)的不便之處是需要徒工幾個(gè)具有類似特性的接收機(jī)以及在接收機(jī)處處理矢量型信號(hào)，以及需要堅(jiān)固的塔結(jié)構(gòu)（為了固定不同的天線）。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線12《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-13二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——空間分集2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線13《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-14二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——空間分集2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線14《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-15二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——極化分集極化分集——極化分集是指在基地站利用兩個(gè)正交極化天線來(lái)發(fā)射信息，而在移動(dòng)站也是有兩個(gè)正交極化的天線共同接收。正交極化天線提供是兩個(gè)非相關(guān)的信號(hào)衰落。使用極化分集的缺點(diǎn)是：由于功率分給兩個(gè)天線，故在發(fā)射場(chǎng)址減小3dB。對(duì)于室內(nèi)覆蓋，極化分集給出和空間分集同樣的結(jié)果；對(duì)于室外覆蓋，空間分集能更好的改善系統(tǒng)性能。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線15《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-16二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——極化分集2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線16《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-17二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)極化分集和空間分集的比較（1）由于發(fā)射功率要分成兩路送到極化天線上，所以極化分集的下行鏈路信號(hào)會(huì)有約3dB的功率損耗。而采用空間分集的基站，通常是一發(fā)兩收配置的天線，下行鏈路信號(hào)不會(huì)引起3dB的損耗。（2）空間分集需要足夠的空間間隔，并且至少使基站平臺(tái)上的天線數(shù)目增加一倍。而極化分集不增加空間要求，可以大大減少基站平臺(tái)上的天線數(shù)目。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線17《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-18二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)極化分集和空間分集的比較（3）當(dāng)移動(dòng)臺(tái)天線傾斜時(shí)，對(duì)極化分集的分集效果影響比對(duì)空間分集的效果影響要小。在空間分集中，由于發(fā)射信號(hào)中的垂直極化分量減少會(huì)使信號(hào)電平隨之減小，但要注意空間分集的增益并沒(méi)有改變，仍能減小信號(hào)的衰落深度。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線18《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-19二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)極化分集和空間分集的比較（4）對(duì)于移動(dòng)臺(tái)周圍多散射體的市區(qū)環(huán)境或微蜂窩系統(tǒng)，由于散射體的去極化效應(yīng)會(huì)對(duì)分集效果產(chǎn)生影響，此時(shí)極化分集要優(yōu)于空間分集。特別在微蜂窩系統(tǒng)中，基站天線高度一般低于周圍環(huán)境，此時(shí)要安裝滿足空間分集間距的兩個(gè)天線是比較困難的，此時(shí)更適宜采用極化分集方式。在GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)中，最常使用的分集技術(shù)是空間分集和極化分集這兩種利用天線的分集技術(shù)。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線19《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-20二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——時(shí)間分集時(shí)間分集——時(shí)間分集是指在不同的時(shí)隙發(fā)射相同的信息，在接收端產(chǎn)生兩個(gè)非相關(guān)的衰落信號(hào)。時(shí)間分集方式是在多信道場(chǎng)合減小互調(diào)的良好方式。但是在移動(dòng)無(wú)線電環(huán)境中，移動(dòng)體可能暫停在任一地點(diǎn)，此地具有弱的當(dāng)?shù)鼐祷蚪邮盏缴疃人ヂ?。而不管是哪一種情況，時(shí)間分集方式都無(wú)助于減小衰落，因此，一般不采用時(shí)間分集。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線20《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-21二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——頻率分集頻率分集——頻率分集是通過(guò)發(fā)射兩個(gè)不同載波頻率的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了要使它們?cè)诮邮斩说乃ヂ浞窍嚓P(guān)，必須增大帶寬。頻率分集方式的成本較高，也不常采用。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線21《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-22二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)常用的分集技術(shù)——方向圖分集方向圖分集——方向圖分集又稱角度分集。這種分集方式需要若干個(gè)具有特定方向的扇形波束天線，它們構(gòu)成的總方向圖是全向的。接收機(jī)通過(guò)它們接收來(lái)自不同方向的信號(hào)，并由此組合出所要的信號(hào)。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線22《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-23二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)四種分集合成技術(shù)：選擇合成技術(shù)（SEC）——選擇合成法是根據(jù)一個(gè)或幾個(gè)準(zhǔn)則從所用的分集天線中選擇一個(gè)組成。它由選擇具有最大功率的信道或具有最好載干比（C/I）的信道組成。這種技術(shù)的性能對(duì)于利用兩個(gè)天線的系統(tǒng)是令人滿意的。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線23《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-24二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)四種分集合成技術(shù)：等增益合成技術(shù)（EGC）——這種方法被用在很難得到信道的精確估算的系統(tǒng)中（典型的是快速跳頻系統(tǒng)），作為例子，如在快變信道情況中，所有輸入信號(hào)被相同地放大，然后相位匹配并求和。所要的信號(hào)為相干求和而噪聲為非相干求和，在合成器輸出端得到較好的信噪比（SNR）。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線24《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-25二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)四種分集合成技術(shù)：最大比合成技術(shù)（MRC）——在這種技術(shù)中，每個(gè)天線的輸出都被每個(gè)天線接收到的載干比（C/I）的估算來(lái)加權(quán)。和等增益合成一樣，信號(hào)被相位匹配以及從解調(diào)器輸出端的加權(quán)求和作出數(shù)據(jù)決定。這種加權(quán)方法得到的信噪比比等增益合成產(chǎn)生的信噪比還要高，使它在這三種技術(shù)中效率最高。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線25《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-26二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)分集技術(shù)四種分集合成技術(shù)：轉(zhuǎn)換合成技術(shù)（SWC）——它基于某一門限電平，若信號(hào)低于該門限電平，接收輸出端便轉(zhuǎn)到另一天線分支上。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線26《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-27二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù) 賦形波束技術(shù)賦形波束技術(shù)——對(duì)天線水平面和垂直面的方向圖進(jìn)行調(diào)整。①利用角反射器得到水平面的扇形波束2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線27《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-28二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù) 賦形波束技術(shù)賦形波束技術(shù)——對(duì)天線水平面和垂直面的方向圖進(jìn)行調(diào)整。②利用天線陣得到垂直面的余割波束2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線28《移動(dòng)通信電波傳播與天線》二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾（downtilt）是指改變天線的垂直方向圖主瓣的指向，使垂直方向圖的主瓣信號(hào)指向覆蓋小區(qū)，而垂直方向圖的零點(diǎn)或副瓣對(duì)準(zhǔn)受其干擾的同頻小區(qū)。2-292.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線29《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-30二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾既改善了服務(wù)小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度，也就是提高了服務(wù)小區(qū)內(nèi)的C/I值，同時(shí)又減少了對(duì)遠(yuǎn)處同頻小區(qū)的干擾，因此提高了系統(tǒng)的頻率復(fù)用能力，增加了系統(tǒng)的容量。天線下傾可以改善系統(tǒng)的干擾性能，一直被認(rèn)為是降低系統(tǒng)內(nèi)干擾的最有效方法之一。天線的下傾還可以改善基站附近的室內(nèi)覆蓋性能。天線下傾技術(shù)分為機(jī)械下傾和電下傾兩種。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線30《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-31二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——機(jī)械下傾機(jī)械下傾——通過(guò)機(jī)械裝置調(diào)節(jié)天線向下傾斜所需的角度。當(dāng)天線垂直安裝時(shí)，天線輻射方向圖的主波瓣將從天線中心點(diǎn)開(kāi)始沿水平線向前。但是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，基于不同的原因，如同頻干擾和時(shí)間擴(kuò)散問(wèn)題，可能要使天線的主波束指向向下傾斜幾度，來(lái)改善干擾性能或時(shí)間擴(kuò)散的影響。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線31《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-32二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——機(jī)械下傾（1）天線向下傾斜對(duì)覆蓋范圍的影響>-90dBm-90dBm~-100dBm-100dBm~-110dBm<-110dBm2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線32《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-33二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——機(jī)械下傾（2）利用方向圖中的凹坑減少同頻干擾適當(dāng)改變干擾小區(qū)的天線方位角，使天線方向圖中的凹坑準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)被干擾小區(qū)，可以利用凹坑減少同頻干擾。不同類型的天線，其天線垂直方向圖不同，其凹坑所對(duì)應(yīng)的下傾角也將不同。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線33《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-34二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——機(jī)械下傾（3）天線向下傾斜對(duì)抗同頻干擾能力的改善C/I>9dBC/I<9dB2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線34《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-35二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——機(jī)械下傾（4）機(jī)械下傾的注意事項(xiàng)1.利用向下傾斜天線降低同頻道干擾時(shí)，天線的下傾角必須根據(jù)天線的三維方向圖具體計(jì)算后認(rèn)真選擇。改善抗同頻干擾能力的大小并非與下傾角成正比。2.既要能盡量減少對(duì)同頻道小區(qū)的干擾，又要能保證滿足服務(wù)區(qū)的覆蓋范圍，特別要認(rèn)真考慮實(shí)際地形、地物影響，以免出現(xiàn)不必要的盲區(qū)。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線35《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-36二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——機(jī)械下傾（4）機(jī)械下傾的注意事項(xiàng)3.最后還應(yīng)該進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試和同頻干擾測(cè)試，以確認(rèn)對(duì)C/I值的改善程度和對(duì)覆蓋區(qū)的影響。4.如果能結(jié)合地形地物數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行計(jì)算，則能得到更切實(shí)際的結(jié)果。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線36《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-37二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——電下傾電下傾——利用天線設(shè)計(jì)中的賦形波束技術(shù)，設(shè)計(jì)出具有向下傾斜或抗干擾性更好的余割平方函數(shù)方向圖的陣列定向天線。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線37《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-38二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——電下傾電下傾的水平方向圖形狀沒(méi)有變化，但覆蓋范圍要變小。這樣雖然天線仍然是垂直放置，但天線的主波束向下傾斜一定度數(shù)，并且能均勻照射覆蓋區(qū)。向下傾斜的度數(shù)可以是固定式的，也可以可調(diào)的。電下傾的最大優(yōu)點(diǎn)是把天線輻射能量集中照射在服務(wù)區(qū)內(nèi)，所以對(duì)其它小區(qū)產(chǎn)生的干擾很小。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線38《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-39二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——電下傾電下傾天線對(duì)干擾性能的改善2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線39《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-40二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾天線下傾技術(shù)——電下傾電下傾天線的饋電結(jié)構(gòu)——利用移相器改變振子相位至饋源饋線移相器振子2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線40《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-41二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾機(jī)械下傾和電下傾的比較電調(diào)天線方向圖形狀變化不大，而機(jī)械天線方向圖嚴(yán)重變形。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線41《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-42二、移動(dòng)通信天線的主要技術(shù)天線下傾機(jī)械下傾和電下傾的比較電下傾會(huì)使得后瓣的影響得到進(jìn)一步的控制，而機(jī)械下調(diào)可能會(huì)使后瓣的影響擴(kuò)大。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線42《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-43三、基地站天線類型全向天線全向天線在水平各個(gè)方向上功率均勻地輻射，因此水平方向圖的形狀基本為圓形。不過(guò)在垂直方向圖上，可以看到輻射能量是集中的，因而可以獲得天線增益。全向天線一般由半波振子排列成的直線陣構(gòu)成，并把按設(shè)計(jì)要求的功率和相位饋送到各個(gè)半波振子，以提高輻射方向上的功率。振子單元數(shù)每增加一倍（相應(yīng)于長(zhǎng)度增加一倍），增益增加3dB。典型的增益值是6～9dBd。受限制的因素主要是物理尺寸，例如9dBd增益的全向天線，其高度為3米。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線43《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-44三、基地站天線類型全向天線全向天線的方向圖2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線44《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-45三、基地站天線類型全向天線全向天線的常用結(jié)構(gòu)2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線45《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-46三、基地站天線類型定向天線這類天線的水平和垂直輻射方向圖是非均勻的，它經(jīng)常用在扇形小區(qū)。因此它們也經(jīng)常稱為扇區(qū)天線。輻射功率或多或少集中在一個(gè)方向。蜂窩系統(tǒng)中使用方向天線有兩個(gè)原因，覆蓋擴(kuò)展及頻率復(fù)用。使用方向天線可以改善蜂窩移動(dòng)網(wǎng)中的干擾。定向天線一般由直線天線陣加上反射板所構(gòu)成或直接采用方向天線（如八木天線）。定向天線的典型增益值是9～16dBd。結(jié)構(gòu)上一般為8～16個(gè)單元的天線陣。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線46《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-47三、基地站天線類型定向天線定向天線——角反射器天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線47《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-48三、基地站天線類型定向天線定向天線——角反射器天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線48《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-49三、基地站天線類型定向天線定向天線——八木天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線49《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-50三、基地站天線類型定向天線定向天線——八木天線四單元和五單元2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線50《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-51三、基地站天線類型定向天線定向天線——八木天線六單元和七單元2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線51《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-52三、基地站天線類型特殊天線特殊天線——用于特殊用途，例如室內(nèi)覆蓋、隧道覆蓋等等。輻射方向圖是根據(jù)用途來(lái)選擇天線。特殊天線的一個(gè)例子是泄漏同軸電纜。它起到一個(gè)能連綿不斷地覆蓋的天線作用，以解決室內(nèi)或隧道中的覆蓋問(wèn)題。泄漏同軸電纜的波紋銅外層上的狹縫既可以向外輻射功率，也可以接收附近移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射信號(hào)。當(dāng)使用泄漏同軸電纜時(shí)，是沒(méi)有增益的。為了延伸覆蓋范圍可以使用雙向放大器。通常能滿足大多數(shù)應(yīng)用的典型傳輸功率值是20-30瓦。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線52《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-53三、基地站天線類型特殊天線泄漏同軸電纜的兩種形式——耦合式和輻射式2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線53《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-54三、基地站天線類型多天線系統(tǒng)多天線系統(tǒng)是許多單獨(dú)天線形成一合成輻射方向圖。這種系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的類型是在塔上相反方向安裝兩個(gè)方向性天線，通過(guò)功率分配器饋電。其目的是用一個(gè)小區(qū)來(lái)覆蓋大的范圍，例如沿一街道，它比如果用兩個(gè)小區(qū)情況使用的信道數(shù)要少。當(dāng)不能使用全向天線時(shí)，或當(dāng)所需的增益（較大的覆蓋面積）比一個(gè)全向天線系統(tǒng)所能提供的還要大時(shí)，也可用多天線系統(tǒng)來(lái)形成全向方向圖，例如一建筑物四周（或高大塔四周）。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線54《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-55三、基地站天線類型多天線系統(tǒng)當(dāng)使用多天線系統(tǒng)時(shí)，得到空間分集是非常復(fù)雜的。典型的增益值將是所用單獨(dú)天線的增益減去由于功率分配器帶來(lái)的3dB損耗。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線55《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-56四、移動(dòng)臺(tái)天線類型電感加載天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線56《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-57四、移動(dòng)臺(tái)天線類型套筒天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線57《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-58四、移動(dòng)臺(tái)天線類型倒F型天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線58《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-59四、移動(dòng)臺(tái)天線類型微帶貼片天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線59《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-60四、移動(dòng)臺(tái)天線類型雙頻天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線60《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-61四、移動(dòng)臺(tái)天線類型兼容天線2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線61《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-62五、智能天線智能天線的基本概念智能天線——一種具有測(cè)向和波束形成能力的天線陣列。智能天線技術(shù)以其獨(dú)特的抗多址干擾和擴(kuò)容能力，不僅成為目前解決個(gè)人通信多址干擾、容量限制等問(wèn)題的最有效的手段，而且也被公認(rèn)是未來(lái)移動(dòng)通信的一種發(fā)展趨勢(shì)，成為第三代通信系統(tǒng)的核心。智能天線的兩種基本形式——多波束天線陣列（或稱波束切換智能天線）與自適應(yīng)天線陣列2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線62《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-63五、智能天線智能天線的基本概念智能天線的基本思想——利用各用戶信號(hào)空間特征的差異，采用陣列天線技術(shù)，根據(jù)各個(gè)接收準(zhǔn)則自動(dòng)調(diào)節(jié)各天線陣元的加權(quán)向量，達(dá)到最佳接收和發(fā)射，使得在同一信道上接收和發(fā)送多個(gè)用戶的信號(hào)而又不互相干擾。智能天線可以動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生空間定向波束，使天線的主波束跟蹤用戶信號(hào)的到達(dá)方向，旁瓣或零輻射方向?qū)?zhǔn)干擾信號(hào)的到達(dá)方向，從而達(dá)到抑制干擾信號(hào)，提高所需信號(hào)信噪比的目的。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線63《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-64五、智能天線智能天線的基本概念智能天線的基本組成及原理——主要由天線陣、波束形成網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)控制網(wǎng)絡(luò)三部分組成。天線陣列是收發(fā)射頻信號(hào)的輻射單元，常用的陣列形式有直線陣列與圓形陣列。波束形成網(wǎng)絡(luò)則將來(lái)自每個(gè)單元天線的空間感應(yīng)信號(hào)加權(quán)相加，其中的權(quán)系數(shù)為復(fù)數(shù)。自適應(yīng)控制單元是智能天線的核心，該單元的功能是根據(jù)一定算法和優(yōu)化準(zhǔn)則主動(dòng)地去適應(yīng)周圍電磁環(huán)境的變化。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線64《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-65五、智能天線多波束天線陣列多波束天線——將傳統(tǒng)的一個(gè)扇區(qū)一個(gè)波束變?yōu)橐粋€(gè)扇區(qū)數(shù)個(gè)波束覆蓋整個(gè)小區(qū)。每個(gè)波束的指向是固定的，波束寬度也隨陣元數(shù)目而定；它采用波束切換技術(shù)，隨著用戶在小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)，基站自動(dòng)選擇不同的相應(yīng)波束，使接收信號(hào)最強(qiáng)。多波束雖然不能實(shí)現(xiàn)信號(hào)最佳接收，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，且無(wú)需判定所接收信號(hào)的方向。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線65《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-66五、智能天線自適應(yīng)天線陣列自適應(yīng)天線陣列——基于自適應(yīng)天線陣列原理，天線陣接收到信號(hào)后，通過(guò)由處理器和權(quán)值調(diào)整算法組成的反饋控制系統(tǒng)，根據(jù)一定的算法分析該信號(hào)，判斷信號(hào)及干擾到達(dá)的方位角度，將計(jì)算分析所得的信號(hào)作為天線陣元的激勵(lì)信號(hào)，調(diào)整天線陣列單元的輻射方向圖、頻率響應(yīng)及其它參數(shù)。利用天線陣列的波束合成和指向，產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立的波束，自適應(yīng)地調(diào)整其方向圖，跟蹤信號(hào)變化，對(duì)干擾方向調(diào)零，減弱甚至抵消干擾，從而提高接收信號(hào)的載干比，改善無(wú)線網(wǎng)基站覆蓋質(zhì)量，增加系統(tǒng)容量。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線66《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-67六、天線的選型和應(yīng)用基站天線選型在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，天線的選擇是一個(gè)很重要的部分，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋要求、話務(wù)量、干擾和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量等實(shí)際情況來(lái)選擇天線。天線選擇得當(dāng)，可以增大覆蓋面積，減少干擾，改善服務(wù)質(zhì)量。根據(jù)地形或話務(wù)量的分布可以把天線使用的環(huán)境分為7種類型：山區(qū)（或丘陵，用戶稀疏）、開(kāi)闊平坦區(qū)域（用戶居住集中）、城區(qū)（高樓多，話務(wù)大）、郊區(qū)（樓房較矮，開(kāi)闊）、農(nóng)村（話務(wù)少）和公路（帶狀覆蓋）、近海（覆蓋極遠(yuǎn)，用戶少）、隧道。2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線67《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-68六、天線的選型和應(yīng)用基站天線選型城區(qū)天線選擇建議68《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-69六、天線的選型和應(yīng)用基站天線選型郊區(qū)天線選擇建議2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線69《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-70六、天線的選型和應(yīng)用基站天線選型平原農(nóng)村天線選擇建議70《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-71六、天線的選型和應(yīng)用基站天線選型高速公路天線選擇建議2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線71《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-72六、天線的選型和應(yīng)用基站天線選型山區(qū)天線選擇建議2.移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線72《移動(dòng)通信電波傳播與天線》2-73六、天線的選型和應(yīng)用基站天線