《天线原理介绍》PPT课件.ppt

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1、天线原理介绍天线原理介绍京信通信系统（中国）有限公司京信通信系统（中国）有限公司20102010年年1212月月 传输线传输线终端张角传输线终端张角传输线对称振子对称振子天线的定义天线的定义 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：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：天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线的辐射原理：天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念电磁波辐射与场区的划分电磁波辐射与场区的划分电磁波辐射与场区的划分电磁波辐射与

2、场区的划分 (a)a)a)a)感应近场感应近场感应近场感应近场 (b)b)b)b)辐射近场辐射近场辐射近场辐射近场 (c)c)c)c)辐射远场辐射远场辐射远场辐射远场 天线实际使用区域为辐射远场区天线实际使用区域为辐射远场区天线实际使用区域为辐射远场区天线实际使用区域为辐射远场区 根据根据C（光速）（光速）=f（频率）（频率）（波长）（波长）得出波长与频率成反比得出波长与频率成反比频率越低，波长越长，天线越大半波振子半波振子1/4 1/4 波长波长1/4 1/4 波长波长1/2 1/2 波长波长半波振子半波振子波长波长1/2 1/2 波长波长半波振子是天线的基本辐射单元天线原理天线原理天线基本

3、概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念小于半波长小于半波长半波长半波长大于半波长大于半波长半波振子半波振子天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 基站天线组成基站天线组成(定向）定向）天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 基站天线组成（全向）基站天线组成（全向）天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念 室内分布天线组成室内分布天线组成单锥全向吸顶单锥全向吸顶双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增益、方向图和天线尺寸之关系天线原理天线原理天线基本概念天线基本概

4、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，对于基站天线，对于基站天线，对于基站天线，C C取取取取3300033000较为合适较为合适较为合适较为合适。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增益、方向图和天线尺寸之关系天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念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

5、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米基站设置基站设置-站高：站高：35米，米，下倾角度：下倾角度：10度度天线辐射参数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；天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念方向图：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。水水平平面面垂垂直直面面天线辐射参数天线辐射参数波束宽度波束宽度天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念

6、10dB 波瓣宽度120(eg)峰值峰值-10dB峰值-10dB60(eg)峰值峰值-3dB峰值-3dB3dB 波瓣宽度上旁瓣上旁瓣(dB)(dB)下旁瓣下旁瓣(dB)dB)天线辐射参数天线辐射参数旁瓣抑制、零点填充、波束下倾旁瓣抑制、零点填充、波束下倾角角天线原理天线原理天线基本概念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后向功率前向功率前向功率前后比前后比(dB)=10 log dB)=10 log ，典型值约为典型值约为25dB25dB目的是尽可能减少后向辐射功率目的是尽可能减少后向辐射功率前向功率前向功率后向功率后向功率天线辐射参数天线辐射参数前后比前后比

7、天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念前后比较差前后比较差前后比较好前后比较好天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念实际站点的后瓣、旁瓣信号过强的原因分析实际站点的后瓣、旁瓣信号过强的原因分析实际站点的后瓣、旁瓣信号过强的原因分析实际站点的后瓣、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、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反射信号过强

8、过强反射信号扇区主方向阻挡大楼反射信号反射信号减弱减弱垂直方式垂直方式水平方式水平方式+45+45斜角斜角-45-45斜角斜角无线电波振动的平面称为它的极化面天线辐射参数天线辐射参数极化极化天线原理天线原理天线基本概念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(V/H(垂直垂直/水平水平)斜角斜角(+/-45(+/-45)天线辐射参数天线辐射参数极化极化天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念其中，为极化匹配因子，为来波与接收天线的夹角。天线辐射参数天线辐射参数极化极化天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念接收天接收天线线发发射天射天线线极化匹配因子极化匹配因子极化极

9、化损损耗耗(dB)垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化10垂直（或水平）极化垂直（或水平）极化水平（或垂直）极化水平（或垂直）极化0无无穷穷大大垂直极化垂直极化45度极化度极化1/23dB天线辐射参数天线辐射参数交叉极化比交叉极化比天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念900900900900MHzMHzMHzMHz：最小：最小：最小：最小：3 3 3 3m m m m 建议：建议：建议：建议：6 6 6 6m m m m1800MHz1800MHz1800MHz1800MHz：最小：最小：最小：最小：2 2 2 2

10、m m m m 建议：建议：建议：建议：4 4 4 4m m m m 天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念应用应用环境环境极化分集极化分集增益增益(dB)dB)空间分集空间分集增益增益(dB)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天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念驻波比：驻波比：驻波比：驻波比：天线高效率辐射的基本指标要求。天线高效率辐射的基本指标要求。天线高效率辐射的基本指标要求。天线高效率辐射的基本指标要求。在全频段内考察在全频段内考察在全频段内考察在全频段内考察VSWRVSWRV

11、SWRVSWR，取最大值为指标。，取最大值为指标。，取最大值为指标。，取最大值为指标。评估举例：指标为评估举例：指标为评估举例：指标为评估举例：指标为1.51.51.51.5，所有频点都需要优于该指标。，所有频点都需要优于该指标。，所有频点都需要优于该指标。，所有频点都需要优于该指标。减小的天线辐射功率减小的天线辐射功率VSWR 回波损耗回波损耗(dB)反射功率反射功率(dB)3.0 6.0 25%1.252.0 9.5 11%0.51.8 11.0 8.0%0.361.5 14.0 4.0%0.171.4 15.5 2.8%0.121.3 17.5 1.7%0.071.2 21.0 0.8%

12、0.03天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念防雷保护器防雷保护器主馈线（主馈线（7/87/8“）馈线卡馈线卡接地装置接地装置接头密封件接头密封件绝缘密封胶带，绝缘密封胶带，PVCPVC绝缘胶带绝缘胶带天线调节支架天线调节支架抱杆抱杆室外馈线室外馈线室内超柔馈线室内超柔馈线馈线过线窗馈线过线窗基站主设备基站主设备天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念一体化结构螺纹拧固驻波测试主意事项：驻波测试主意事项：驻波测试主意事项：驻波测试主意事项：1 1 1 1）测试环境：空旷无遮挡）测试环境：空旷无遮挡）测试环境：空旷无遮挡）测试环境：空旷无遮挡2 2 2 2）校准：需把转跳线一起校准）校准：需把

13、转跳线一起校准）校准：需把转跳线一起校准）校准：需把转跳线一起校准3 3 3 3）接头：质量要好）接头：质量要好）接头：质量要好）接头：质量要好N型公头跳线天线天线原理天线原理天线基本概念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。天线原理天线原理天线基本概念天线基本概念移移动动通信

14、系通信系统统下行下行频频段段（MHz）上行上行频频段段（MHz）可能可能产产生的三生的三阶阶交交调调频频段（段（MHz）可能可能产产生的五生的五阶阶交交调调频频段（段（MHz）结论结论电电信信CDMA800870880825835860890850900三三阶阶、五、五阶阶都不落入到都不落入到Rx的接收范的接收范围围移移动动GSM900935954890909916973897992三三阶阶不落入到不落入到Rx的接收的接收范范围围，五五阶阶落入到落入到Rx的的接收范接收范围围移移动动EGSM900930-935885-890925940920945三三阶阶、五、五阶阶都不落入到都不落入到Rx的

15、接收范的接收范围围联联通通GSM900954960909915948966942972三三阶阶、五、五阶阶都不落入到都不落入到Rx的接收范的接收范围围移移动动GSM180018051825171017301785184517651865三三阶阶、五、五阶阶都不落入到都不落入到Rx的接收范的接收范围围联联通通GSM180018401850174517551830186018201870三三阶阶、五、五阶阶都不落入到都不落入到Rx的接收范的接收范围围联联通通WCDMA21302145194019552115216021002175三三阶阶、五、五阶阶都不落入到都不落入到Rx的接收范的接收范围围电电

16、信信CDMA200021102125192019352095214020802155三三阶阶、五、五阶阶都不落入到都不落入到Rx的接收范的接收范围围天线原理天线原理天线基本概念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（825835MHz）底噪：-80-90dBm之间小结：最终判定为外界干扰信号所致。天线指标测试天线指标测试天线辐射参数的测试天线辐射参数的测试天线指标测试天线指标测试电路参数的测试电路参数的测试交调测试仪交调测试仪交调测试仪交调测试仪网络分析仪网络分析仪网络分析仪网络分析仪天线指标测试天线指标测试 振动试验振动试验振动试验振动试验风洞试验风洞试验风洞试验风洞试验可靠性能的测试可靠性能的测试天线指标测试天线指标测试高低温湿热试验高低温湿热试验高低温湿热试验高低温湿热试验淋水试验淋水试验淋水试验淋水试验汽车模拟试验汽车模拟试验汽车模拟试验汽车模拟试验Thanks!Thanks!